扩散通量与扩散系数

扩散通量与扩散系数

扩散通量和扩散系数是描述扩散现象的两个重要物理量。扩散通量(J)是指在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量。它可以根据菲克第一定律计算得出,该定律表示为:扩散通量=扩散系数(D)×浓度梯度(ρ)。扩散系数(D)是指当浓度为一个单位时,单位时间内,垂直通过扩散方向的单位面积的物质流量。它的定义是扩散通量与浓度梯度之比。在计算扩散通量时,还需要考虑扩散方向,因为扩散通常从高浓度向低浓度自发进行,即浓度梯度增加的方向。因此,在扩散通量的计算中,浓度梯度的斜率应该是正的。需要注意的是,扩散通量的计算方法可能因具体情况而异。例如,在非结构化网格下,扩散通量的计算需要求解∇ϕ⋅Sf的值,其中ϕ表示浓度,S表示扩散方向。