多孔介質模型
關注創建者：天洑軟件 創建時間：2023-03-08
多孔介質模型的視頻教程
多孔介質非熱平衡模型換熱問題的探究
主題：多孔介質非熱平衡模型換熱問題的探究 問題所在：在使用fluent內置多孔介質非熱平衡模型時，多孔介質域與殼體間涉及的面無耦合設置，即熱量無法傳遞到殼體。同樣，當外界存在換熱時也無法對多孔介質內部流體域及多孔介質域溫度場產生影響。
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基于DPM與多孔跳躍介質模型的濾網過濾效果分析
1. fluent DPM沖蝕模型仿真基本通用流程 2. 沖蝕模型介紹，多孔跳躍介質模型介紹，參數介紹 3. 管道幾何前處理，無厚度壁面處理方法與meshing網格劃分 4. fluent后處理過程 5. 提供源文件與答疑過程
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多孔介質模型的實例教程
多孔介質是指內部含有眾多空隙的固體材料，如土壤、煤炭、木材、過濾器、催化床等。若采用詳細的模型結構及網格劃分處理，則會因為過多的網格數目而使計算量非常大，不能滿足工程上的實際需求，而多孔介質模型實質上是將多孔介質區域結合了以經驗假設為主的流動阻力，即動量源項。
圖1 多孔介質模型的應用
ANSYS Fluent中可將所需區域設定為多孔介質模型（見圖2），在cell zone conditions中勾選porous zone（通常認為在多孔介質模型內由于阻力原因，流動狀況為層流，故而同時勾選laminar zone）。在其界面中，可設置方向、粘性阻力系數、慣性阻力系數以及孔隙率等參數。其中粘性阻力系數及慣性阻力系數可通過多種方式確定其具體數值，如試驗法（風速及壓降的曲線擬合）、Ergun方程法、經驗方程法等等。
圖2 ANSYS Fluent中多孔介質模型的設置界面
通過一個簡單的仿真案例進行描述：一個用于汽車尾氣凈化的催化劑裝置，其中類似蜂窩結構的區域可認為是多孔區域模型（見圖3）。在ANSYS Fluent中設置求解器、材料、多孔區域、邊界條件等，初始化后進行仿真計算（多孔介質問題的初始化應采用standard initialization，見圖4）。
展開 基于多孔介質模型的鉀熱管數值模擬 ￥300
建立了固液氣三相耦合數學模型。其中對吸液芯液體流動區域采用了多孔介質模型，該模型考慮了液體流動對熱管傳熱性能的影響。利 用ＰＨＯＥＮＩＣＳ３．６對數學模型進行數值計算，得到了熱管內的穩態工作參數。分析模擬結果得到了鉀熱管內部各相工質傳熱、傳質機理，并與試驗數據進行了比較。結果表明，模擬結果與試驗數據符合較好。
【文獻講解】基于多孔介質模型的鉀熱管數值模擬
基于多孔介質模型的鉀熱管數值模擬_韓冶(2).pdf
本案例模型及相關操作見附件、收費內容部分，凡購買本案例的朋友，結合附件中的模型（聯系我方可獲取）及相關操作說明在仿真操作上還有什么疑問，請與我溝通交流。
展開 本COMSOL案例介紹在重力作用下多孔介質中的水油兩相流模型。
多孔介質采用AbyssFish單連通周期性邊界多孔結構2D軟件生成，軟件可設置孔隙率、孔喉尺寸、顆粒尺寸等信息，以生成多種多孔介質模型，適應不同的工程地質條件。
采用CAD圖像導入插件，將生成的多孔介質模型導入到AutoCAD內，并保存為.dxf文件。
在COMSOL內選擇流體流動-兩相流-相場-層流，并添加包含相初始化的瞬態研究。
在幾何下選擇導入，將保存的多孔介質CAD文件導入到COMSOL內，并通過后續幾何操作形成所需要的聯合體模型。
對模型添加兩種材料，其中紅色部分為油，藍色部分為水。設置為包含重力，并將上部邊界設置為出口。
對模型進行網格劃分。
計算并完成后續的分析模擬，以下為流速結果。
展開 糧倉內的多孔介質通風模型 ￥500
由于儲存條件、設施簡陋且缺乏技術指導，農戶儲糧損傷比例約8%左右，本案例建立了一糧倉模型，糧倉內的小麥采用多孔介質模型描述，基于熱-流耦合多物理場理論模型，對糧倉內的溫度場和流場進行了仿真模擬，有助于揭示糧堆內部的耦合傳熱機理，提高儲糧技術，實現安全儲糧，本案例的仿真結所示：
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
微觀多孔介質流體
微觀多孔介質廣泛存在于巖石、土層等流體介質之中，這使得流體穿過存在復雜性，滲流的微觀結構決定其宏觀現象，在研究中可采用表征單元體（representative elementary volume，簡稱REV）方法，這就涉及到微觀介質的模型重構。
這里采用AbyssFish四參數隨機生長2D軟件進行微觀多孔介質的構建，V1.1版本軟件通過優化改進的算法，可指定四參數隨機增長的分布概率、生長概率、孔隙率、以及孔隙尺寸特征等參數，并可進行同一參數不同孔隙率的動態輸出，方便對比研究。
這里生成尺寸為寬度為2.0，高度為0.5的多孔介質模型，并將其導入到COMSOL內，多孔介質的孔隙率為70%(白色)。COMSOL模型構建方法可以參考：COMSOL建立孔隙尺度多孔介質結構模型教程
多孔介質中的孔隙為單聯通域，無無效幾何，如果指定的孔隙率過小，軟件生成的孔隙可能非單聯通，需要將非聯通的的幾何進行手動刪除處理。
物理場采用流體流動中的層流，左側為流體入口，右側為出口，以下為流速及壓力計算結果。
模型樣圖
建模采用的AbyssFish四參數隨機生長2D軟件可在下面鏈接下載：
https://www.yqgqt.org.cn/post/1899410
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多孔介質模型的相關專題、標簽、搜索
多孔介質模型的最新內容
COMSOL多孔球結構模型16天前
多孔球結構在催化、吸附及能源存儲等領域應用廣泛。通過對多孔球的建模可實現孔隙結構精準調控，揭示傳質-反應耦合機制，優化材料性能。仿真可預測流體動力學行為及反應效率，為實驗設計提供理論指導，推動多孔材料在環境、能源等領域的創新應用。本案例介紹在COMSOL內建立多孔球結構模型。
多孔球體結構模型采用CAD三維Voronoi劃分插件參數化建模生成
無縫傳遞熱 - 結構數據；支持熱膨脹、熱應力、熱疲勞評估
依賴熱分析精度；雙向耦合時求解成本高；需同時定義熱 / 結構材料屬性
高溫部件變形、焊接殘余應力、電子器件熱 - 機械失效
IcePak（電子散熱專用）
基于 Fluent 的電子散熱定制模塊，內置散熱器 / 風扇 / 多孔介質模型
屋頂冷水機組氣動噪聲分析7個月前
虛擬風洞的長寬高為50*50*25米；環境風速為0；換熱器設置為多孔介質；湍流模型為 Smagorinksy LES。
總格子數量為1.3億，物理時間3秒，采用8張V100 GPU 計算時間12.3小時。
天洑智能熱流體仿真軟件AICFD支持多孔介質模型。在設置時，將二次函數一次項和二次項系數，分別以粘性阻力和慣性阻力系數輸入，即可用規則的多孔介質域模擬復雜結構的流動及換熱。
多孔介質無法模擬流動細節，但能相當準確地模擬整體流動特征。比如計算總流阻、計算總換熱量，用微觀細節的犧牲換宏觀尺度的快速求解。
虛擬風洞的長寬高為50*50*25米；環境風速為0；換熱器設置為多孔介質；湍流模型為 Smagorinksy LES。
總格子數量為1.3億，物理時間3秒，采用8張V100 GPU 計算時間12.3小時。
span style="color: rgb(25, 25, 25);">進口尺寸2.75m(長)*1.8m(寬）,水力直徑計算為2.176m，湍流強度計算為2.81%，氣體密度為0.779kg/m3，氣體粘度為2.50E-05Pa·s</span>，出口采用壓力出口（pressure-outlet），出口壓力設定為0Pa，湍流模型采用standard k-e模型，近壁面處采用無滑移邊界條件；催化劑采用多孔介質模型
梯度多孔介質FGM模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型在AutoCAD內建立完成后導出為sat格式文件。通過插件可靈活控制孔隙率、梯度、孔徑分布及最小間距約束，生成符合實際工程需求的梯度孔隙結構。
本文介紹了一種基于COMSOL Multiphysics軟件建立多孔介質幾何模型并模擬其內部自然對流與傳熱過程的方法。
采用CAD Voronoi V2.1插件生成多孔介質幾何結構，并在AutoCAD中僅保留含曲邊孔隙圖層的內容后導出為dxf格式文件。
</p><p><strong>建模方法</strong>：</p><p><strong>多孔介質模型</strong>：將濾袋區簡化為多孔區域，阻力系數通過Darcy-Forchheimer方程定義：</p><p> </p><figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable
泡沫金屬，亦稱多孔金屬，涵蓋了如泡沫鋁、泡沫鎳及泡沫鈦等多種類型，是一種具備三維連通孔隙結構的先進工程材料。該材料融合了金屬與泡沫材料的特性優勢，形成了獨特的物理和力學性能，因而被廣泛應用于眾多領域。本案例旨在描述如何在COMSOL軟件中構建具有連通孔隙結構特征的三維泡沫金屬模型。
泡沫金屬的建模可通過CAD球體密堆積3D插件V2.0版本實現，其中為確保生成模型中孔隙的連通性
