清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Physics-Informed Neural Network Enhanced CFD Simulation of Two-Dimensional Green Ammonia Synthesis Reactor

计算流体力学 人工神经网络 氨生产 物理 生化工程 计算机科学 机械 人工智能 工程类 生物 生物化学
作者
Ran Xu,Shibin Zhang,Feilong Rong,Wei Fan,Xiaomeng Zhang,Yunlong Wang,Liang Zan,Xu Ji,Ge He
出处
期刊:Processes [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:13 (8): 2457-2457
标识
DOI:10.3390/pr13082457
摘要

The synthesis of “green ammonia” from “green hydrogen” represents a critical pathway for renewable energy integration and industrial decarbonization. This study investigates the green ammonia synthesis process using an axial–radial fixed-bed reactor equipped with three catalyst layers. A simplified two-dimensional physical model was developed, and a multiscale simulation approach combining computational fluid dynamics (CFD) with physics-informed neural networks (PINNs) employed. The simulation results demonstrate that the majority of fluid flows axially through the catalyst beds, leading to significantly higher temperatures in the upper bed regions. The reactor exhibits excellent heat exchange performance, ensuring effective preheating of the feed gas. High-pressure zones are concentrated near the top and bottom gas outlets, while the ammonia mole fraction approaches 100% near the bottom outlet, confirming superior conversion efficiency. By integrating PINNs, the prediction accuracy was substantially improved, with flow field errors in the catalyst beds below 4.5% and ammonia concentration prediction accuracy above 97.2%. Key reaction kinetic parameters (pre-exponential factor k0 and activation energy Ea) were successfully inverted with errors within 7%, while computational efficiency increased by 200 times compared to traditional CFD. The proposed CFD–PINN integrated framework provides a high-fidelity and computationally efficient simulation tool for green ammonia reactor design, particularly suitable for scenarios with fluctuating hydrogen supply. The reactor design reduces energy per unit ammonia and improves conversion efficiency. Its radial flow configuration enhances operational stability by damping feed fluctuations, thereby accelerating green hydrogen adoption. By reducing fossil fuel dependence, it promotes industrial decarbonization.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
24秒前
燕儿完成签到 ,获得积分10
27秒前
破罐子完成签到 ,获得积分10
29秒前
35秒前
吊袜带完成签到,获得积分10
37秒前
xny发布了新的文献求助10
41秒前
Ray完成签到 ,获得积分10
42秒前
火星上的铃铛完成签到,获得积分10
42秒前
Dong完成签到 ,获得积分10
43秒前
紫色哀伤完成签到,获得积分10
1分钟前
酷酷的紫南完成签到 ,获得积分10
1分钟前
qiongqiong完成签到 ,获得积分10
1分钟前
超级的冷菱完成签到 ,获得积分10
1分钟前
笨笨青筠完成签到 ,获得积分10
2分钟前
helinchen完成签到,获得积分10
2分钟前
zj完成签到 ,获得积分10
2分钟前
DHW1703701完成签到,获得积分10
2分钟前
kkkay完成签到 ,获得积分10
2分钟前
缓慢怜菡应助科研通管家采纳,获得10
2分钟前
丝丢皮的完成签到 ,获得积分10
2分钟前
丝丢皮得完成签到 ,获得积分10
2分钟前
数乱了梨花完成签到 ,获得积分0
2分钟前
桐桐应助冰凌心恋采纳,获得10
3分钟前
chichenglin完成签到 ,获得积分0
3分钟前
乐乐应助Xyyy采纳,获得10
3分钟前
3分钟前
3分钟前
胡佳欣完成签到,获得积分20
3分钟前
wangjincheng发布了新的文献求助30
3分钟前
铃铛完成签到 ,获得积分10
3分钟前
胡佳欣发布了新的文献求助10
3分钟前
逍遥子完成签到,获得积分10
3分钟前
wangjincheng完成签到,获得积分10
3分钟前
无花果应助胡佳欣采纳,获得10
3分钟前
3分钟前
Robin完成签到 ,获得积分10
3分钟前
阿白完成签到,获得积分10
3分钟前
坐宝马吃地瓜完成签到 ,获得积分10
3分钟前
Xyyy发布了新的文献求助10
3分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Quality by Design - An Indispensable Approach to Accelerate Biopharmaceutical Product Development 800
Pulse width control of a 3-phase inverter with non sinusoidal phase voltages 777
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Applied Linguistics: A Practical Guide 600
Research Methods for Applied Linguistics 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6404399
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8223606
关于积分的说明 17430025
捐赠科研通 5456967
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2883653
邀请新用户注册赠送积分活动 1859855
关于科研通互助平台的介绍 1701316