多孔介質傳熱的案例
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 耦合可再生能源高溫電解制氫動態特性研究
2.4多孔介質傳熱
點擊多孔介質傳熱，選擇所有域
點擊多空介質（燃料極），選擇對應區域設置氣體相和固體相熱物理特性
右鍵多孔介質傳熱，添加多空介質（空氣極），選擇對應區域設置氣體相和固體相熱物理特性
右鍵多孔介質傳熱，添加流體（燃料極和空氣極兩個），選擇對應區域，設置氣體相熱物理特性
右鍵多孔介質傳熱，添加熱源（燃料極，電解質和空氣極三個），選擇對應區域，設置廣義源
右鍵多孔介質傳熱，添加熱源（反應熵變），選擇對應區域，設置用戶定義廣義源
右鍵多孔介質傳熱，添加溫度入口（燃料極和空氣極2個），選擇邊界，設置入口溫度
右鍵多孔介質傳熱，添加出口邊界條件，選擇邊界
右鍵多孔介質傳熱，添加固體，設置電解質的熱物理特性
3耦合求解
解耦求解，禁掉二次電流分布，多孔介質傳熱。首先只求解自由和多孔介質流動和濃物質傳遞模塊，結果為解1。
打開二次電流分布，在解1的基礎上，耦合電場求解，結果為解2。
再把每個部分的多孔電極耦合系數選上，在解2的基礎上耦合求解，結果為解3。
打開多孔介質傳熱，耦合每部分溫度和參數溫度，在解3的基礎上求解，得出最后的耦合解。
4結果
通過將模擬結果與相同工況下的實驗數據進行比較，驗證了搭建的多物理場模型的有效性（操作條件如表1所示）。兩組數據在低工作電壓下表現出較高的一致性，而在高工作電壓下則有相對較大的差異。總體而言，差異較小(相關效率，r = 0.994)，如圖所示。
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 【AICFD案例操作】多孔介質歧管流動傳熱
圖5-3 結果更新
4）可視化結果
① 壓力云圖
單擊菜單欄 后處理> 云圖，選取位置域和變量參數，設置等級參數256，點擊應用，讀取歧管壓力云圖，可以看到歧管的入口壓力最大 經過多孔介質區域后壓力減小，并在出口處降至最低。
圖5-4 壓力云圖
② 溫度云圖
單擊菜單欄 后處理> 云圖，選取位置域和變量參數，設置等級參數256，點擊應用，讀取歧管表面溫度云圖，可以看出歧管入口處 溫度較高，在多孔介質域內溫度逐漸降低，隨后流體流出多孔介質域后溫度逐漸增加。
圖5-5 表面溫度云圖
單擊菜單欄 后處理> 矢量圖，設置歧管速度矢量圖，可以看出在多孔介質域內速度較低，在歧管內徑較小處速度最高。
圖5-6 流線圖
展開 
威廉·貝格爾獎章正式揭曉，上交大教授當選！
在微納尺度傳熱、熱輻射與超材料能源器件、多孔介質傳熱、先進儲能等領域進行了系統而深入的研究，在Nature Materials、Physical Review Letters、Energy and Environmental Sciences、Nano Letters、Advanced Materials、Int. J. of Heat and Mass Transfer等國際期刊發表學術論文260余篇，引用逾15000次，自2014年以來每年均入選中國高被引學者，獲ASME國際微納尺度傳熱傳質大會最佳論文獎一等獎（2次）、中國百篇最具影響國際學術論文、上海市自然科學獎一等獎（排1）。授權發明專利 40 余項，擔任國際傳熱傳質中心科學理事會理事、亞洲熱科學聯合會（AUTSE）Fellow及執行理事、中國工程熱物理學會傳熱傳質分會副主任等。擔任國際傳熱領域權威獎項Nukiyama Memorial Award評獎委員會委員，國際期刊Carbon Neutrality主編、Therm. Science and Eng. Prog.副主編及多個國際期刊編委。
趙長穎教授長期主要從事微納尺度熱輻射、多孔介質傳熱、高效儲熱等研究領域的研究。
榮譽獎勵：
上海市自然科學一等獎 2020
第六屆國際微納尺度傳熱傳質大會”最佳論文獎，2019
（Best Paper Award，The 6th ASME Micro/Nanoscale Heat & Mass Transfer International Conference，2019）
上海交大機動學院首屆育棟梁名師，2019.
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 comsol計算時出現： 在點和邊上計算時，平均算子需要更高維度的已劃分網格的相鄰實體。
采用了非等溫管道流、多孔介質傳熱、固體力學模塊，采用形成裝配體接觸對，計算瞬態的時候會這樣報錯。請問有了解這個是什么原因的嗎
comsol增強型地熱開采 ￥50
本模型采用達西定律接口、多孔介質傳熱接口、非等溫管道流接口，采用瞬態求解器，求解采熱井一年的溫度變化。
comsol熱流仿真分析服務
985碩士研究生畢業，主要從事comsol數值仿真工作，研究方向包括：多孔介質傳熱、裂隙巖體滲流傳熱、固體傳熱、湍流傳熱、非等溫管道流傳熱、熱固耦合等方向。可提供模型調試，咨詢，論文指導，論文寫作等服務。
首屆全國青年滲流力學學術會議紀要
22日，大會安排了13個主題和特邀報告，設置了3個分論壇，分別就多孔介質傳熱與傳質分析、滲流與物理實驗方法與技術、計算滲流力學與巖石物理三個專題開展了50場分會場報告，與會的專家學者進行了深入研討和熱烈交流，取得了良好效果。
大會由蔡建超主持。會議期間還召開了滲流力學專業組青年委員會會議，商定下屆會議由中國石油大學（華東）于2020年5月在青島承辦。
二十、多孔介質模型案例
<p><strong style="background-color: rgb(0, 255, 0);">1 概念介紹</strong></p><p><br></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">多孔介質就是固體物質內部和表面有許多孔隙，如海綿等，由固體物質組成的骨架和由骨架分隔成大量密集成群的微小空隙所構成的物質。多孔介質內的流體以滲流方式運動。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);"> </span></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8tJMdLVYZyibC1zkzEHg1l7NRBsiar1Xc3KfzYhibydudVVeEy0Jt8ciaM4ribCD2PMVCa2Y2PDGrejyX4cjcdTc7iaA/640?wx_fmt=jpeg" width="531" style=""></p><p><br></p><p>Fluent自帶多孔介質模型，對于多孔介質的模擬，不考慮流體在多孔介質內部的流動，只考慮多孔介質對于流動阻力及能量方程產生的影響。
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！
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。
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 多孔介質的地應力平衡
多孔介質的地應力平衡.rar
