多孔介質模擬的案例
相場方法模擬多孔介質中的驅替 ￥248
提供采用相場方法模擬多孔介質中驅替的算例，可在此基礎上學會多孔介質中的驅替模擬，得到水驅油（或其他兩相）后多孔介質中的殘余油分布，計算采出程度隨時間的變化關系。附圖中分別給出了多孔介質為水濕和油濕條件下，多孔介質中的殘余油分布，案例鏈接附后。
多孔介質中的滲漏模擬 ￥198
提供多孔介質中滲漏模擬的案例，可模擬某相物質在多孔介質（含另一相）的滲漏過程，具體鏈接附后：
FLUENT多孔介質資料匯總（包括案例）
一、資料（共五個）：
1、（案例見二、2）
Fluent計算多孔介質模型資料.pdf
2、
Fluent多孔介質設置.pdf
3、
多孔介質-Fluent模擬.doc
4、
多孔介質參考資料.doc
5、這個是我自己整理網上的兩個問題，有興趣的話可以看一下。
fluent多孔介質資料搜集.doc
（①用fluent計算，多孔介質的數值模擬是怎么設置的？
②求教fluent中多孔介質使用的公式應該如何確定？）
二、案例（共兩個）：
1、fluent自帶的幫助案例；
（見一樓）
2、資料1所用案例。
porous20media20e_1211687028.rar
展開 基于相場方法（/水平集方法）的多孔介質中的驅替模擬 ￥400
提供基于comsol中相場方法模擬多孔介質兩相驅替（水氣、油水等等）的算例（也可以定做水平集驅替的算例），可在此基礎上學會利用comsol軟件進行兩相流驅替的模擬，拓展研究，具體參考算例附后。
附贈基于相場方法模擬驅替時的毛管數計算方法和飽和度計算方法
ABAQUS模擬多孔介質流體流動之地層排水固結
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 模擬多孔介質中不同的流體流動
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 模擬多孔介質中不同的流體流動
Klinkenberg 參數 (Pa) 取決于多孔介質的滲透率，我們可以在文獻中查到 。
COMSOL 中的多孔介質流模塊包含了所有上述滲透率模型。Forchheimer 和 Kozeny-Carman 方程也可用于支持多孔介質流動的其他模塊。
軟件中滲透率關系的位置。
非達西流，從微觀到宏觀尺度
那么，我們如何將這兩種方法聯系起來呢？第一個模型（REV）給出了速度對壓力梯度的關系，我們還可以確定孔隙率和滲透率。類似的，我們還可以觀察幾個數量級的壓降流動行為。由于結構復雜，孔隙結構模擬的計算成本相對較高，因此必須合理的求解。此外，與平均方程（方程2–方程 6）相比，納維-斯托克斯方程本身就更為復雜。
使用宏觀方法可以得到非常好的近似值。達西定律適用于小壓降和低速流動，而 Burke–Plummer 方程適用于大壓降和高速流動。
Forchheimer 方程可以很好地計算過渡區域。在本文的示例中，將 Forchheimer 方程與來自微觀模型的數據相擬合，以獲得 Forchheimer 參數 ，該數據通常是在實驗中確定的。
本文我們從微觀和宏觀層面研究了多孔介質中的流動，并表明了：在各自的適用領域，使用宏觀方法可以得到非常好的近似值。
多孔微通道散熱器的優化模型就是使用 Forchheimer 方程模擬的一個工業應用例子。
在討論了通過多孔介質的流動之后，接下來的文章我們將討論多孔介質中的傳熱，敬請期待！
展開 在 COMSOL 中模擬多孔介質中的熱濕傳遞
對于這個模型，我們認為建筑材料是特定的非飽和多孔介質，其中的水分以液態和氣態存在，只有一些傳遞過程是相關的。EN 15026標準中涉及到的建筑材料考慮到了水分傳輸現象，詳細內容請參看參考文獻 1。
由規范建立的傳遞方程作為標準，考慮了液體通過毛細力的運輸、蒸汽壓力梯度導致的蒸汽擴散以及水分儲存。
我們通過在傳熱方程中加入以下通量來模擬蒸汽冷凝導致的潛熱效應。
此外，還評估了熱性能對濕度的依賴性。
您可以在傳熱模塊用戶手冊 中找到有關建筑材料中水分傳遞方程的詳細信息。
COMSOL 軟件傳熱模塊的熱濕傳遞接口增加了：
熱濕耦合節點
建筑材料傳熱接口
建筑材料中的水分輸送接口
用于傳熱的建筑材料特征
用于水分傳輸的建筑材料特征
薄防潮層特征，用于模擬防潮層
最后，通過傳熱接口的建筑材料特征，將由蒸發引起的潛熱源加入傳熱方程。
選擇建筑材料中的傳熱接口時的模型樹和后續子節點，以及 建筑材料特征的設置窗口。
非飽和多孔介質中的熱濕傳遞耦合建模
模擬非飽和多孔介質中的熱濕傳遞，對于分析例如制藥業的高分子材料、電纜保護層和食品干燥過程等應用非常重要。
對于這些應用，可能沒有唯象模型，如上面介紹的建筑材料模型。然而，通過考慮每個相（固體、液體和氣體）的熱量和水分的守恒，以及不同相的體積平均，我們可以得出一個機理模型。
為了計算水分分布，我們求解了多孔介質中的兩相流問題。求解了兩個傳輸方程：一個是蒸汽，一個是液態水。
展開 利用MS模擬天然氣（甲烷）在多孔介質中的吸附
天然氣由氣態低分子烴和非烴氣體混合組成，主要成分烷烴，其中甲烷占絕大多數，因此，本教程采用甲烷代表天然氣模擬多孔介質中的吸附。模型建立：CH4：打開建立的Project，從菜單欄中選擇 File|Import... 點擊 Import 按鈕打開 Import Document 對話框，選擇Structures/organics 然后選擇 methane.msi，最后點擊 Open 按鈕。
石英：右鍵后點擊Import，然后選擇Structure，進入metal-oxides文件夾；在metal-oxides文件夾中找到并打開SiO2_quartz.msi文件
得到石英原胞如圖所示，
具有原胞后可對結構進行超胞化和截面，如圖點擊Build—Symmetry—Supercell：
彈出Supercell設置會話框，根據需要自行設置三個方向大小，這里以3×3×3進行觀察，點擊Create Supercell完成超胞化
接著如圖點擊Build—Surfaces—Cleave Surface進行截面設置，彈出的Cleave Surface會話框里進行面選擇、截面結構起始、厚度等設置，Cleave plane（h k l）按照自己需要或者文獻設置，這里設為（1 0 0）；Top 是從什么位置開始截面；Thickness為截面結構的厚度，這里設置為兩層厚；
截面后的結構只在U、V方向上可以繼續進行超胞化
截面并超胞化的片層可以用于建層結構，如圖點擊Build—Build Layers
在Layer1和Layer2的Source documents框中選擇上面的片層結構
在Layer Details里可以設置層間距和方向
設置完成后點擊Build得到精確的狹縫模型。
展開 Comsol多孔介質稀物質運移案例 ￥10
本案例是模擬多孔介質稀物質運移模型。
仿真操作過程見視頻。仿真結果如下圖：
我們首先通過理論推導，得到對于當前問題的求解公式，然后與Comsol所采用的公式進行對比。
==> 最后對于Comsol進行實際操作，得到仿真結果，將仿真結果與解析解進行對比。
多孔介質干燥模擬 ￥1000
<p>本案例建立了一Mushroom二維模型，基于COMSOL軟件的多個物理場模塊：動網格，湍流流動，流體傳熱，水蒸氣和液態水兩個稀物質傳遞，固體力學接口，模擬了Mushroom多孔介質的流動干燥、水分蒸發和收縮變形過程。
CFD仿真如何對付很薄很復雜的結構？
CFD中沒有殼單元，而是用另一種簡化：多孔介質。
多孔介質指的是由骨架和大量微小空隙組成的物質。海綿，土壤，木材，都可以認為是多孔介質。
從流體角度看，多孔介質有兩個特點：由固體和流體組成；流體可以流過該區域，且存在流阻。
你看這兩個特點，管翅和板翅換熱器是不是也具備？于是，就可以考慮將復雜固體及其包含的空隙，整體打包，簡化為一塊多孔介質。
如此一來，什么復雜內部結構？不在乎。你只需要告訴我多孔介質的孔隙度，以及流體流過它會有多大阻力即可。
孔隙度很容易計算，就是空腔體積/總體積，但流阻計算就費功夫了。
工程領域應用最廣泛的流阻模型是達西-Forchheimer 模型，其核心思想是：總的流動損失由粘性損失和慣性損失兩部分組成，粘性損失與速度成正比，慣性損失與速度的平方成正比。
簡單總結：流阻是流速的二次函數。
接下來你可以做試驗，或者做一小段結構的三維CFD模擬，得到一些流速與壓降數據?；谶@些數據做二次曲線擬合，就得到了二次函數的系數。
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。
AICFD的幫助文檔中，就有汽車熱交換器的多孔介質模擬案例，歡迎到天洑官網下載，安裝體驗。
展開 FLuent 模擬多孔介質流動
10 Modeling-Flow-Through-Porous-Media.pdf
如文檔介紹
案例文件：
10 Modeling-Flow-Through-Porous-Media.zip
更多案例 正在整理
COMSOL多孔介質自然流動與傳熱現象的仿真研究
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。
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。并將此文件導入至COMSOL Multiphysics軟件中。
在COMSOL中，通過構建矩形區域并與導入的CAD圖形執行差集操作來完成多孔介質幾何模型的建立。
選擇“多孔介質傳熱”物理場，并設置相應的溫度邊界條件以匹配具體應用場景。完成設置后，對模型實施網格劃分。
通過對模型進行仿真計算，分析多孔介質內的流速分布及溫度場變化情況。
研究結果提供了關于多孔介質內部復雜對流與傳熱機制的深刻見解。
展開 第二屆國際多孔介質協會中國年會暨第四屆數字巖心分析技術國際研討會會議總結
張東曉院士作題為《機器學習方法在多孔介質滲流中的應用》主題報告，介紹了如何通過機器學習方法、最小絕對收縮和選擇算子（LASSO）來學習地下水流方程和污染物輸運方程，并將該方法結合數據同化方法，可以有效地識別參數未知的物理過程。=
中國石油大學（華東）副校長姚軍致開幕詞
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國際多孔介質協會前主席Oleg Iliev介紹國際多孔介質協會
會議開幕式由組委會副主任楊永飛副教授主持，中國石油大學（華東）副校長姚軍、國際多孔介質協會（InterPore）前主席Oleg Iliev出席并致開幕詞。姚軍對與會人員的到來表示歡迎，期待會上展示多孔介質滲流最新研究成果，希望會議的召開對我校學科建設和人才培養起到良好的推動作用。Oleg Iliev對多孔介質滲流與數字巖心分析的發展現狀和國際多孔介質協會進行簡要介紹。會議特邀張東曉、Birol Dindoruk、Abbas Firoozabadi、Roland N. Horne四位美國國家工程院院士進行主題報告。
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美國國家工程院院士、北京大學張東曉教授做主題報告
張東曉院士作題為《機器學習方法在多孔介質滲流中的應用》主題報告，介紹了如何通過機器學習方法、最小絕對收縮和選擇算子（LASSO）來學習地下水流方程和污染物輸運方程，并將該方法結合數據同化方法，可以有效地識別參數未知的物理過程。
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美國國家工程院院士、殼牌公司首席科學家Birol Dindoruk做主題報告
Birol Dindoruk院士作題為《多尺度多孔介質滲流與尺度升級中的挑戰》主題報告，詳細闡述了目前多尺度多孔介質滲流模擬的研究進展，指出多組分多相流動模擬與巖石-流體相互作用是未來多孔介質滲流研究熱點。
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