多相滲流
關注創建者：C乘風破浪 創建時間：2022-08-09
多相滲流的實例教程
在實際工程中滲流路徑往往不是單一材料，如滲流發生在夾雜碎石的土體中，這就造成滲流的復雜性。這里采用兩項材料通過COMSOL達西定律模塊對滲流進行模擬。
模型采用CAD隨機球體顆粒&過渡區插件建立后導入到COMSOL軟件內。
模型包括滲流發生的外側基體、內部顆粒、顆粒及基體過渡區（ITZ）三部分組成，由于內部顆粒的滲透系數遠小于基體，因此可將其省略，邊界置為無流動。設置過渡區的目的是在實際情況中，土體及內部碎石顆粒間往往會有孔隙，這就造成了接觸面的實際滲透率遠高于土體，模型剖切面如下。
模型設置左右兩側的水頭差，最終壓力及流速模擬結果如下。
展開 行業定制化方案
材料科學版：集成JMatPro熱力學數據庫，可直接預測相變對微觀結構的影響
生物醫學版：內置DICOM-RT模塊，支持放療劑量分布與器官三維模型的融合分析
石油地質版：獨家提供數字巖心仿真流模塊，可模擬多相滲流過程
3.
力學與其他學科的交叉
所為學科的交叉可分三類：1)學科內部不同分支交叉，例如流體彈性力學；2)兩不同學科間的交叉，例如物理力學；3)兼有前兩者的特點，例如爆炸力學、物理化學滲流、生物力學等。
交叉學科并非兩個學科或分支學科的簡單加合，它基于源學科又有區別，它的發展有利于發展新學科并促進源學科的發展。
20世紀力學已經與工程交叉產生了工程力學，與地學結合產生了地球流體力學，與生命科學和醫學結合產生了生物力學等等。
21世紀力學與其他學科的交叉必將進一步加強,較為重要的當屬力學與生命科學、力學與地學得交叉及物理力學。下屬領域可能取得重大進展：
1)地球動力學，核心問題有：板塊運動的源驅動力；地幔對流的流體力學理論；地震機制。
2)大氣與下墊面間的相互作用及傳熱、傳質過程 ——統稱為大氣邊界層理論。
3)環境與災害力學包括環境污染、氣象災害、地質災害、地震災害及防治和其他自然與工業災害等。
4)滲流力學問題，特別是裂縫介質中的多相滲流規律的研究，從而解決二次和三次采油新技術。
20世紀30年代A. Hill因骨骼肌收縮原理的研究獲得諾貝爾獎。但作為獨立的分支學科——生物力學卻在60年代得到快速發展，近年生物醫學工程得到迅速建立和發展。
生物力學主要涉及(1)生物流變學；(2)生理流動的力學規律；(3)器官力學；(4)細胞力學；(5)人體和其它生物的運動學。已經取得了許多重要成果。
21世紀生物力學將沿著已有方向前進，一方面和生物學各分支結合，另一方面與醫學和生物生化制品相結合。
生物醫學工程有望在21世紀得到重大發展，組織工程將是它的前沿，而生物力學則是其基礎。
生物力學還將為生物反應器和分離器的設計提供科學依據、新方法和新技術。
植物的生物力學研究也將作為改善生態環境、提高農產品產量的一部分而被列入21世紀研究日程。
展開 力學與其他學科的交叉
所為學科的交叉可分三類：1)學科內部不同分支交叉，例如流體彈性力學；2)兩不同學科間的交叉，例如物理力學；3)兼有前兩者的特點，例如爆炸力學、物理化學滲流、生物力學等。
交叉學科并非兩個學科或分支學科的簡單加合，它基于源學科又有區別，它的發展有利于發展新學科并促進源學科的發展。
20世紀力學已經與工程交叉產生了工程力學，與地學結合產生了地球流體力學，與生命科學和醫學結合產生了生物力學等等。
21世紀力學與其他學科的交叉必將進一步加強,較為重要的當屬力學與生命科學、力學與地學得交叉及物理力學。下屬領域可能取得重大進展：
1)地球動力學，核心問題有：板塊運動的源驅動力；地幔對流的流體力學理論；地震機制。
2)大氣與下墊面間的相互作用及傳熱、傳質過程 ——統稱為大氣邊界層理論。
3)環境與災害力學包括環境污染、氣象災害、地質災害、地震災害及防治和其他自然與工業災害等。
4)滲流力學問題，特別是裂縫介質中的多相滲流規律的研究，從而解決二次和三次采油新技術。
20世紀30年代A. Hill因骨骼肌收縮原理的研究獲得諾貝爾獎。但作為獨立的分支學科——生物力學卻在60年代得到快速發展，近年生物醫學工程得到迅速建立和發展。
生物力學主要涉及(1)生物流變學；(2)生理流動的力學規律；(3)器官力學；(4)細胞力學；(5)人體和其它生物的運動學。已經取得了許多重要成果。
21世紀生物力學將沿著已有方向前進，一方面和生物學各分支結合，另一方面與醫學和生物生化制品相結合。
生物醫學工程有望在21世紀得到重大發展，組織工程將是它的前沿，而生物力學則是其基礎。
生物力學還將為生物反應器和分離器的設計提供科學依據、新方法和新技術。
植物的生物力學研究也將作為改善生態環境、提高農產品產量的一部分而被列入21世紀研究日程。
展開 編譯：葛越峰 上海安世亞太流體應用工程師
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本文共計2489字，閱讀時間預計8分鐘
滲流的概念
滲流是指流體在多孔介質內的流動。滲流現象廣泛存在于人造材料和自然界中。如地下水的開發、石油的開發、天然氣收集、煤炭的開采等都需要對滲流進行分析研究。
滲流力學主要研究流體在多孔介質內的運動規律，是流體力學的一個分支。
但同時又與多孔介質理論、表面物理、物理化學、固體力學和生物學等學科交叉滲透，是一門綜合的學科。當前的研究主要集中在單相滲流理論、多相滲流理論、雙重介質滲流理論、滲流基本定律和多孔介質理論。
滲流理論的應用面也很廣。
如在生物醫療領域、海水入侵，水利水電工程、農林工程、凍土工程等都需要對滲流進行分析。
研究滲流區域內水頭或地下水位的分布，滲流對建筑物基底的作用力，區域內滲流量，滲流速度以及滲流對多孔結構的影響等。
按其應用范圍，大致可以劃分為地下滲流、工程滲流、生物滲流3個方面。
CFD仿真在多孔介質中的運用
ANSYS Fluent 中Porous Zone可以分析液體在多孔介質中的流動趨勢。
本次以簡單模型，模擬液體在多孔介質內的流動情況。
▲上圖陰影區域對應下面視頻中的多孔介質區域
滲透與滲流
實際生活中往往觀察到的是液體向固體縫隙內部滲透的現象，為了分析這一現象，我們引入了滲流概念。
滲透
地下水在巖石孔隙或多孔介質中的運動，液體在彎曲孔隙中流動，速度各不相同。為了研究地下水的整體運動特征，引入滲流的概念。
滲流
具有實際水流的運動特點（流量、水頭、壓力、滲透阻力），并連續充滿整個含水層空間的一種虛擬水流；是用以代替真實地下水流的一種假想水流。
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材料科學版：集成JMatPro熱力學數據庫，可直接預測相變對微觀結構的影響
生物醫學版：內置DICOM-RT模塊，支持放療劑量分布與器官三維模型的融合分析
石油地質版：獨家提供數字巖心仿真流模塊，可模擬多相滲流過程
3.
在實際工程中滲流路徑往往不是單一材料，如滲流發生在夾雜碎石的土體中，這就造成滲流的復雜性。這里采用兩項材料通過COMSOL達西定律模塊對滲流進行模擬。
模型采用CAD隨機球體顆粒&過渡區插件建立后導入到COMSOL軟件內。
模型包括滲流發生的外側基體、內部顆粒、顆粒及基體過渡區（ITZ）三部分組成，由于內部顆粒的滲透系數遠小于基體，因此可將其省略，邊界置為無流動
當前的研究主要集中在單相滲流理論、多相滲流理論、雙重介質滲流理論、滲流基本定律和多孔介質理論。
滲流理論的應用面也很廣。
如在生物醫療領域、海水入侵，水利水電工程、農林工程、凍土工程等都需要對滲流進行分析。
研究滲流區域內水頭或地下水位的分布，滲流對建筑物基底的作用力，區域內滲流量，滲流速度以及滲流對多孔結構的影響等。
與船舶與海洋工程、水利工程、水力機械、環境工程等工程領域相關的CFD方法及其應用研究呈現豐富多彩的景象，共有35個分組主題報告和分組報告，涉及湍流數值模擬與基于Omega渦識別方法的流場表征、渦激振動與流固耦合、入水砰擊與液倉晃蕩、多相流域滲流等。
學科創新發展出現新趨勢。
4)滲流力學問題，特別是裂縫介質中的多相滲流規律的研究，從而解決二次和三次采油新技術。
20世紀30年代A. Hill因骨骼肌收縮原理的研究獲得諾貝爾獎。但作為獨立的分支學科——生物力學卻在60年代得到快速發展，近年生物醫學工程得到迅速建立和發展。
生物力學主要涉及(1)生物流變學；(2)生理流動的力學規律；(3)器官力學；(4)細胞力學；(5)人體和其它生物的運動學。
4)滲流力學問題，特別是裂縫介質中的多相滲流規律的研究，從而解決二次和三次采油新技術。
20世紀30年代A. Hill因骨骼肌收縮原理的研究獲得諾貝爾獎。但作為獨立的分支學科——生物力學卻在60年代得到快速發展，近年生物醫學工程得到迅速建立和發展。
生物力學主要涉及(1)生物流變學；(2)生理流動的力學規律；(3)器官力學；(4)細胞力學；(5)人體和其它生物的運動學。
