Diffusion evolution of a pore in bounded particle in a hydrogen atmosphere

Abstract

The problem of the diffusion evolution of a pore filled with molecular hydrogen in a spherical granule in a hydrogen medium is solved. The initial position of the pore is displaced relative to the center of the granule. A nonlinear system of equations is obtained, which describes the behavior of the size of the gas-filled pore, the amount of gas in it and its position relative to the center of the bounded particle with time. Numerical calculations have shown the existence of two stages of evolution. The first (fast) stage is associated with the equalization of pressure in the pore with the external. The second is the slow diffusion “healing” of the pore, when the amount of gas adjusts to its size and the gas pressure is approximately equal to the external.

Вирішено задачу про дифузійну еволюцію пори, наповненої молекулярним воднем в сферичній гранулі, що знаходиться у водневому середовищі. Початкове положення пори зміщене відносно центру гранули. Отримано нелінійну систему рівнянь, яка описує поведінку розмірів заповненої газом пори, кількості газу в ній та її положення відносно центру обмеженої частинки з часом. Чисельні розрахунки показали існування двох стадій еволюції. Перша (швидка) стадія пов’язана з вирівнюванням тиску в порі із зовнішнім. Друга – повільне дифузійне “загоювання” пори, коли кількість газу підлаштовується під її розмір, а тиск газу приблизно дорівнює зовнішньому.

Решена задача о диффузионной эволюции поры, наполненной молекулярным водородом в сферической грануле, находящейся в водородной среде. При этом пора изначально смещена относительно центра гранулы. Получена нелинейная система уравнений, описывающая поведение со временем размера газонаполненной поры, количества газа в ней и ее положения относительно центра ограниченной частицы. Численные расчеты показали наличие двух стадий эволюции. Первая (быстрая) стадия связана с выравниванием давления в поре с внешним. Вторая – медленное диффузионное «залечивание» поры, когда количество газа подстраивается под ее размер, а давление газа приблизительно равно внешнему.