多孔介質流體力學
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
多孔介質流體力學的視頻教程
I_10多孔介質：各向異性介質《STAR CCM+官方案例視頻教程》
STAR CCM+官方案例視頻教程系列之I不可壓縮流_10多孔阻力：正交各向異性介質 涉及主要知識點： 1）各項異性多孔介質介紹； 2）有關STAR CCM+的慣性阻力和粘性阻力系數設置請見上節課“多孔阻力：各向同性介質”； 3）STAR CCM+強大的復制粘貼功能介紹； 4）1個窗口中并列顯示2個云圖對比分析。
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I-09多孔介質：各向同性介質《STAR CCM+官方案例視頻教程》
STAR CCM+官方案例視頻教程系列之不可壓縮流_09多孔阻力：各向同性介質 涉及主要知識點： 1）多孔介質介紹； 2）STAR CCM+的慣性阻力和粘性阻力系數設置； 2）網格縮放； 3）創建壓降監控曲線。
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多孔介質流體力學的實例教程
從大規模的地質區域到納米尺度的結構，多孔材料的流動發生在所有長度尺度上。雖然達西定律已經涵蓋了許多應用，但是在工業應用中，速度場和壓力梯度之間的關系不再是線性的，達西定律不能提供準確的結果。在這篇文章中，我們將更深入的研究多孔介質中可能出現的不同流動狀態，以及如何描述它們。
在微觀尺度上模擬多孔介質中的流動
為了更深入地理解流經多孔材料中的流動特征，有必要仔細研究它的微觀結構。這樣我們不僅能更深入的理解多孔材料，也有信心使用宏觀方法來模擬多孔材料中的流動。
下面的動畫顯示了一個大小為 2 cm × 2 cm × 6 cm 的復雜多孔結構，以及使用線性納維-斯托克斯方程計算的流型。
小型多孔塊中的流型。
這些多孔塊中包含低流速和高流速的區域，也包含根本不發生流動的區域。即使結構是不規則的，當放大另一個位置的相同多孔結構樣品時，其流動特性也是相同的。因此，這被稱為 代表性單元體積（REV）。對代表性單元體積進行平均可以得到宏觀方程，詳見下一節內容。
為了表征流動并獲得有關宏觀方程的信息，下面幾個數值很重要：
孔隙率 ，描述了孔隙體積與總體積的比率，可以從幾何形狀計算
沿流動方向（縱向）下降的壓力 ，可以計算或預定義
表觀速度 ，或通過結構的體積流量 (m3/s)，除以總橫截面積 (m2 )
宏觀尺度的流動
達西定律是描述多孔材料流動的基本定律，它最初只是一個經驗定律，后來在理論上由納維-斯托克斯方程推導出來。它描述了速度場 (m/s)與壓力梯度 （Pa）之間的線性關系。
(1)
其中，(m2) 是多孔介質的滲透率， (Pa·s) 是流體的動力黏度。
展開 從大規模的地質區域到納米尺度的結構，多孔材料的流動發生在所有長度尺度上。雖然達西定律已經涵蓋了許多應用，但是在工業應用中，速度場和壓力梯度之間的關系不再是線性的，達西定律不能提供準確的結果。在這篇文章中，我們將更深入的研究多孔介質中可能出現的不同流動狀態，以及如何描述它們。
在微觀尺度上模擬多孔介質中的流動
為了更深入地理解流經多孔材料中的流動特征，有必要仔細研究它的微觀結構。這樣我們不僅能更深入的理解多孔材料，也有信心使用宏觀方法來模擬多孔材料中的流動。
下面的動畫顯示了一個大小為 2 cm × 2 cm × 6 cm 的復雜多孔結構，以及使用線性納維-斯托克斯方程計算的流型。
小型多孔塊中的流型。
這些多孔塊中包含低流速和高流速的區域，也包含根本不發生流動的區域。即使結構是不規則的，當放大另一個位置的相同多孔結構樣品時，其流動特性也是相同的。因此，這被稱為 代表性單元體積（REV）。對代表性單元體積進行平均可以得到宏觀方程，詳見下一節內容。
為了表征流動并獲得有關宏觀方程的信息，下面幾個數值很重要：
孔隙率 ，描述了孔隙體積與總體積的比率，可以從幾何形狀計算
沿流動方向（縱向）下降的壓力 ，可以計算或預定義
表觀速度 ，或通過結構的體積流量 (m3/s)，除以總橫截面積 (m2 )
宏觀尺度的流動
達西定律是描述多孔材料流動的基本定律，它最初只是一個經驗定律，后來在理論上由納維-斯托克斯方程推導出來。它描述了速度場 (m/s)與壓力梯度 （Pa）之間的線性關系。
(1)
其中，(m2) 是多孔介質的滲透率， (Pa·s) 是流體的動力黏度。
展開 多孔介質的應力張量分為兩部分，固體骨架的應力 （非有效應力 ）和孔隙流體壓強。
多孔介質力學定義強調：
應力、應變以拉為正，應力、應變以壓為負，孔隙流體壓力以拉為正，孔隙體積增大（體脹）為正，體縮為負。
而土力學（巖土工程）則恰恰相反，強調：
應力、應變以壓為正，應力、應變以拉為負，孔隙流體壓力以壓為正。孔隙體積增大（體脹）為負。
張量形式：（黃茂松，2004，飽和多孔介質土動力學理論與數值解法）
根據Terzaghi有效應力原理可知：
多孔介質力學：（宋二祥，土力學理論與數值方法，P160）
（-20）=（-15）-（5） 總應力為20kPa壓應力，15kPa有效壓應力，5kPa孔壓。
土力學：（李廣信，高等土力學，P337）
15= 20-5 總應力為20kPa壓應力，15kPa有效壓應力，5kPa孔壓。
展開 ABAQUS有限元軟件 soil模塊可模擬計算多孔介質中流體流動這種滲流應力耦合問題，其是通過將介質視為多相材料并采用有效應力原理來描述其力學行為來對多孔介質進行建模。提供的多孔介質模型考慮介質中兩種流體的存在。一種是“潤濕液體”，它被認為是相對（但不是完全）不可壓縮的。另一種是相對可壓縮的氣體。當介質部分飽和時，兩種流體都存在于一個點上；當完全飽和時，完全充滿潤濕液體。單元體積由一定體積的固體物質、一定量的孔隙和一定體積的潤濕液體構成，如果被壓差驅動則可以自由地通過介質。ABAQUS軟件就是通過將有限元網格附著到固相來模擬多孔介質，流體可以流過這個網格。其中模型的力學機理是基于有效應力原理，不再贅述，其中流體流動默認為為達西滲流。
孔隙流體的滲流行為遵循Darcy定律或Forchheimer定律，Darcy定律一般適用于低滲流流速，是線性關系而Forchheimer定律是非線性定律，主要模擬更高流動速度的情況，Darcy定律可以認為是Forchheimer定律的特例。Darcy定律用于表述為層流條件下通過多孔介質的滲流速度與水力梯度滿足線性關系，在一維條件下有：
為平均滲流速度，Q為流量，A為過水面積，k為滲透系數，H為測壓水頭，z是某指定參考面之上的高度。
模擬示例之地層排水固結
（1）幾何模型：
圖1
（2）模擬材料：
*Material, name=ROCK
*Density
2500,
*Permeability, specific=10000,DEPENDENCIES=1
XXXXXXXXX
*Depvar
3,
*Elastic
2.3e+09, 0.2
*User Defined Field
*Mohr Coulomb
27.,0.
展開 工程科學和連續介質力學之間的關系可用“魚”和“水”、“樹”和“根”來形容。根深方能葉茂，本固方能枝榮。從20世紀中葉以來，應用力學學科受到了科學與技術若干個發展的強烈影響：理性力學的復興，計算機的發明和計算力學的興起，航空航天的巨大成就，信息技術、生物醫學工程及微納米技術的廣泛應用等。后續新興學科的發展為連續介質力學的發展注入了新的巨大活力。
▲連續介質力學的研究范圍
錢學森先生將從事理性力學研究稱為是“一種精神享受”，按照我的理解，理性力學像數學和物理學一樣，一定含有很多“美學(aesthetics)”的成分。連續介質力學中的美可大致概括為：
▌對稱美，對稱性在連續介質力學中無處不在，在本書幾乎每一個章節中都討論到了對稱性的問題；
▌簡約美，“形式的簡潔性，內含的豐富性”是連續介質力學的基本特征之一，張量表示既可以體現出方程不依賴于坐標系選擇的深刻內涵，又可以使極為復雜的分量方程以極為簡潔的形式表示出；
▌統一美，質量守恒、動量守恒、動量矩守恒和能量守恒方程不但是連續介質力學的核心內容，而且是統一美的具體體現，這里的統一也預示著“協調”、“一致性”、“共性”等。在經典力學中，連續對稱一定導致守恒定律，這是Noether定理的結論，由此看來，對稱美和統一美之間是相輔相成的。功的共軛的概念將不同的應力和應變度量聯系在一起，成為構建正確本構關系的基石。
展開 
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計算流體力學基礎課程-中文字幕24天前
計算流體力學基礎課程
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通過可視化推導學習CFD控制方程、向量、連續性方程、納維-斯托克斯方程和能量方程
您將學到什么
理解CFD的數學基礎，包括向量
基于OpenFOAM 的計算流體力學-pitzDaily算例
OpenFOAM 的計算流體力學：pitzDaily 算例最后更新：2025 年 9 月視頻格式：MP4 | 視頻編碼：h264，分辨率 1920×1080 | 音頻編碼：AAC，采樣率 44.1 千赫，雙聲道授課語言：英語 | 課程時長：58 分鐘 | 文件大小：306 兆字節
課程核心：通過經典 OpenFOAM
利用Sim 3D 2206版本對赫姆霍茲諧振器進行聲學仿真求解時，出現“流體邊界條件 Visco-Thermal Treatment(1)部分或完全分布于非流體和非多孔彈性單元”的錯誤提示。麻煩問一下3個月前
[圖片]
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課程核心：通過經典 OpenFOAM pitzDaily 算例，學習湍流建模與仿真方法
學習收獲
基于 OpenFOAM 的計算流體力學（CFD）設計優化
課程定位：從流動仿真到自動化外形與拓撲結構設計
學習收獲
借助簡單流動案例，理解基于 CFD 的設計優化，以及靈敏度優化、外形優化和拓撲優化的相關概念。
無需掌握伴隨理論前置知識，即可在 OpenFOAM v2412 中搭建基于伴隨方法的靈敏度分析流程。
通過控制點與幾何約束條件，完成二維方柱繞流的外形優化
ANSYS Fluent流體力學仿真教程2026 發布日期1/2026 MP4|視頻：h264,1920×1080|音頻：AAC,44.1 KHz,2 Ch 語言：英語|持續時間：1小時52分鐘|大小：2.06 GB 通過實際CFD模擬了解流體流動物理 你將學到什么 應用Bl
當你清晨擰開水龍頭接水，看著水流從細細的水柱變成盆底的漣漪；當你通勤時開窗，風灌進車廂帶起發絲飄動；甚至當你喝奶茶時，吸管里上升的液體 —— 這些習以為常的瞬間，背后都藏著一門 “隱形學科”：流體力學。
很多人對流體力學的印象，還停留在課本里 “水流過管道”“飛機翅膀產生升力” 的簡單案例。但事實上，這門研究液體、氣體等流體運動規律的學科，早已滲透到我們生活、科技、自然的方方面面，其范疇之廣，
前面介紹了如何用代理模型取代有限元，快速評估結構強度：《結構工程師狂喜：如何用代理模型快速評估結構強度》
結構工程師們喜出望外。但結構流體不分家，不能厚此薄彼。
再分享個案例，用代理模型快速做流場計算。
案例背景是飛機的重要結構——機翼，飛機能否離地，是否省油，好不好控制，都要看機翼。
機翼的升力、阻力、升阻比等指標一直是CFD模擬中的常客。機翼的形狀確定后，
多孔介質中的自然對流和傳熱研究在地熱系統、隔熱材料、食品加工以及化學反應器設計等領域具有重要意義。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。
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3 月 13 日，由中國核學會核反應堆熱工流體力學分會主辦，中核核反應堆熱工水力技術重點實驗室、上海積鼎信息科技有限公司、先進核能技術全國重點實驗室承辦的 “核反應堆熱工水力仿真技術前沿探索與實踐” 線上直播活動圓滿舉辦。本次活動聚焦核反應堆仿真領域的最新進展與挑戰，吸引了近300位行業專家及在校學生的關注。
中國核動力研究設計院反應堆工程研究所副所長、中國核學會核反應堆熱供流體力學分會的理事長
