多孔跳躍模型的案例
關(guān)于某除塵項(xiàng)目進(jìn)口阻力超大的模擬分析及結(jié)果方案 ￥15
一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介
由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)得到某除塵項(xiàng)目進(jìn)口阻力超大，對(duì)此以該模型進(jìn)口作為模擬分析對(duì)象，分別對(duì)磨開(kāi)及磨停兩種工況下做CFD氣流模擬，檢測(cè)其實(shí)測(cè)位置的壓力，并對(duì)其阻力大問(wèn)題作出相應(yīng)的改進(jìn)措施。
二、沒(méi)有添加導(dǎo)流板時(shí)各檢測(cè)面的壓差
2.1 磨開(kāi)的情況下：（正常情況下，煙氣大部分時(shí)間走該管路）
因需要檢測(cè)不同位置的壓力，故在需要檢測(cè)壓力的位置坐檢測(cè)面（i1-i7），具體位置標(biāo)注如下：
除塵器進(jìn)口管道及進(jìn)氣口
對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行一下設(shè)定：
計(jì)算模型采用湍流模型的標(biāo)準(zhǔn)k-e模型，湍流流場(chǎng)的計(jì)算采用有限體積法離散控制方程，算法采用SIMPLE算法，對(duì)流項(xiàng)采用一階迎風(fēng)格式，近壁面采用壁面函數(shù)法處理。假定流體是不可壓縮的，作定常流動(dòng)，整個(gè)模擬過(guò)程為等溫過(guò)程。入口邊界條件設(shè)置為速度入口，出口邊界條件設(shè)為壓力出口(本次計(jì)算設(shè)為0Pa)，壁面采用無(wú)滑移邊界條件，分布板設(shè)置為多孔跳躍模型。
進(jìn)口參數(shù)：進(jìn)口風(fēng)量1150000m3/h，進(jìn)口溫度160℃，進(jìn)口尺寸2.35m(長(zhǎng))*1.88m(寬）,進(jìn)口風(fēng)速計(jì)算為72.31m/s，水力直徑計(jì)算為2.089m，湍流強(qiáng)度計(jì)算為2.27%，氣體密度為0.815kg/m3，氣體粘度為2.45E-05Pa·s
分析結(jié)果如下：
檢測(cè)面的壓力
壓力流線圖
由以上各圖可知：
由于進(jìn)口風(fēng)速較大，除塵器進(jìn)口分管道與主管道的結(jié)構(gòu)布置不理想，所得相關(guān)檢測(cè)面位置之間的壓差較大。i1- i2阻力為1825Pa(i1、i2的選取位置即為實(shí)測(cè)位置)。
展開(kāi) comsol模型-裂隙多孔介質(zhì)流固耦合-損傷模型（lei qinghua) ￥360
裂隙多孔介質(zhì)流固耦合-損傷模型
comsol-水力壓裂巖石損傷耦合模型 ，含裂縫制作代碼matlab。
comsol HM耦合模型 損傷模型 裂隙多孔介質(zhì)注入流體引起天然裂隙，巖石產(chǎn)生新?lián)p傷的數(shù)值模擬，內(nèi)含MATLAB 網(wǎng)裂縫函數(shù)及comsol模型。
二十、多孔介質(zhì)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(zhì)就是固體物質(zhì)內(nèi)部和表面有許多孔隙，如海綿等，由固體物質(zhì)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(gòu)成的物質(zhì)。多孔介質(zhì)內(nèi)的流體以滲流方式運(yùn)動(dòng)。</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(zhì)模型，對(duì)于多孔介質(zhì)的模擬，不考慮流體在多孔介質(zhì)內(nèi)部的流動(dòng)，只考慮多孔介質(zhì)對(duì)于流動(dòng)阻力及能量方程產(chǎn)生的影響。
展開(kāi) 糧倉(cāng)內(nèi)的多孔介質(zhì)通風(fēng)模型 ￥500
由于儲(chǔ)存條件、設(shè)施簡(jiǎn)陋且缺乏技術(shù)指導(dǎo)，農(nóng)戶儲(chǔ)糧損傷比例約8%左右，本案例建立了一糧倉(cāng)模型，糧倉(cāng)內(nèi)的小麥采用多孔介質(zhì)模型描述，基于熱-流耦合多物理場(chǎng)理論模型，對(duì)糧倉(cāng)內(nèi)的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)進(jìn)行了仿真模擬，有助于揭示糧堆內(nèi)部的耦合傳熱機(jī)理，提高儲(chǔ)糧技術(shù)，實(shí)現(xiàn)安全儲(chǔ)糧，本案例的仿真結(jié)所示：
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
COMSOL多孔球結(jié)構(gòu)模型
多孔球結(jié)構(gòu)在催化、吸附及能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。通過(guò)對(duì)多孔球的建模可實(shí)現(xiàn)孔隙結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)調(diào)控，揭示傳質(zhì)-反應(yīng)耦合機(jī)制，優(yōu)化材料性能。仿真可預(yù)測(cè)流體動(dòng)力學(xué)行為及反應(yīng)效率，為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)，推動(dòng)多孔材料在環(huán)境、能源等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立多孔球結(jié)構(gòu)模型。
多孔球體結(jié)構(gòu)模型采用CAD三維Voronoi劃分插件參數(shù)化建模生成。
建模的詳細(xì)操作步驟為：建立球體后采用插件實(shí)現(xiàn)Voronoi劃分，對(duì)生成的晶粒進(jìn)行平滑處理，最后新建球體與平滑處理后的晶粒進(jìn)行差集，實(shí)現(xiàn)多孔球結(jié)構(gòu)模型。
將模型導(dǎo)出為stl格式文件，并導(dǎo)入COMSOL內(nèi)。
可劃分網(wǎng)格并進(jìn)行后續(xù)多孔球的仿真分析。
展開(kāi) ABAQUS基于Voronoi的多孔板模型
本案例介紹在ABAQUS內(nèi)基于Voronoi泰森多邊形算法建立多孔結(jié)構(gòu)板模型，并對(duì)多孔板進(jìn)行簡(jiǎn)單的受壓力學(xué)模擬。
多孔結(jié)構(gòu)板模型是通過(guò)CAD Voronoi V2.5版本插件參數(shù)化繪制圖形后建立，在建模中僅需要用到下圖中的綠色圖形內(nèi)容。
如下圖所示，清理掉不需要的圖層內(nèi)容后，在AutoCAD內(nèi)建立多孔板的二維面域模型。
可在CAD內(nèi)通過(guò)拉伸的方式將模型拉伸為三維多孔板，將生成的多孔板模型導(dǎo)出為iges格式文件。
將多孔板模型以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。
指定材料建立裝配并施加載荷，這里對(duì)多孔板的一側(cè)設(shè)置固定約束，另一側(cè)指定位移，模擬多孔板的受壓狀態(tài)。
進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單元尺寸建議小于插件內(nèi)設(shè)置的孔壁厚參數(shù)，以保證良好的網(wǎng)格質(zhì)量。
提交作業(yè)并分析模擬結(jié)果，可研究為減輕重量而設(shè)計(jì)的多孔板在壓力作用下其受壓強(qiáng)度，進(jìn)而進(jìn)行后續(xù)的局部補(bǔ)強(qiáng)及孔隙優(yōu)化設(shè)計(jì)。
展開(kāi) Comsol-裂隙多孔介質(zhì)流固耦合-損傷模型 ￥650
針對(duì)裂隙多孔介質(zhì)流體注入引起天然裂隙的激活，巖石產(chǎn)生新?lián)p傷形成水力裂縫，本案例建立了裂隙多孔介質(zhì)流固耦合-損傷模型，實(shí)現(xiàn)如下功能：
（1）采用comsol with matlab建立隨機(jī)天然裂隙網(wǎng)絡(luò)幾何模型；
（2）針對(duì)天然裂隙，建立裂隙模型，考慮其變形過(guò)程對(duì)裂縫寬度和滲透率的影響，可得到裂隙寬度分布；
（3）考慮損傷演化過(guò)程和流固耦合作用，巖石孔隙度和滲透率隨著損傷和應(yīng)力大小變化；
（4）可用于分析水力裂隙擴(kuò)展以及壓后滲透率改變等。
部分結(jié)果圖：
幾何模型
Mises stress分布
Pressure分布
Damage分布
Fracture width分布
參考文獻(xiàn)：
Qinghua Lei. Modelling fluid injection-induced fracture activation, damage growth, seismicity occurrence and connectivity change in naturally fractured rocks. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 138 (2021) 104598.
展開(kāi) 二十六、多孔介質(zhì)模型(二)-催化器
wx_fmt=png"></span></p><p><strong style="color: rgb(0, 0, 0);">多孔介質(zhì)分為各向同性多孔介質(zhì)，指的是多孔介質(zhì)各個(gè)方向的阻力相同。各向異性指各個(gè)方向阻力不同，有的方向流體容易通過(guò)，有的方向流體很難通過(guò)。</strong></p><p><strong style="color: rgb(0, 0, 0);"> </strong></p><p><strong style="color: rgb(0, 0, 0);">若多孔介質(zhì)為各向同性，此設(shè)置無(wú)意義。但若為各向異性，則方向1矢量表示多孔介質(zhì)的第一個(gè)主方向?yàn)閤方向，方向2矢量表示多孔介質(zhì)的第二個(gè)主方向?yàn)閥方向，第三個(gè)方向與這兩個(gè)方向垂直，不必指定。
展開(kāi) ABAQUS多孔泡沫模型建立 ￥20
50%.png
circle.png
foma.png
foma_z.png
foma_x.png
Fluent中多孔介質(zhì)模型介紹
現(xiàn)實(shí)生活中常會(huì)碰到多孔介質(zhì)的問(wèn)題，如水處理中常會(huì)碰到的篩網(wǎng)、過(guò)濾器，環(huán)境工程中的土壤等，此類問(wèn)題的特點(diǎn)在于幾何孔隙非常多，建立真實(shí)幾何非常麻煩。在流體計(jì)算中通常對(duì)此類問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化，將多孔區(qū)域簡(jiǎn)化為增加了阻力源的流體區(qū)域，從而省去建立多孔幾何的麻煩。簡(jiǎn)化方式一般為在多孔區(qū)域提供一個(gè)與速度相關(guān)的動(dòng)量匯，其表達(dá)形式為：
式中，Si為第i(x,y,z)方向的動(dòng)量方程源項(xiàng)；為速度值；D與C為指定的矩陣。式中右側(cè)第一項(xiàng)為粘性損失項(xiàng)，第二項(xiàng)為慣性損失項(xiàng)。
對(duì)于均勻多孔介質(zhì)，則可改寫為：
式中，α為滲透率；C2為慣性阻力系數(shù)。此時(shí)矩陣D為1/α。動(dòng)量匯作用于流體產(chǎn)生壓力梯度，
，即有
，而Δn為多孔介質(zhì)域的厚度。
本案例演示利用FLUENT模擬計(jì)算多孔介質(zhì)流動(dòng)問(wèn)題。如圖所示。
流體介質(zhì)為空氣，其密度1.225kg/m3，動(dòng)力粘度1.7854E-5Pa.s，實(shí)驗(yàn)測(cè)定氣體通過(guò)多孔介質(zhì)區(qū)域后的速度與壓力降如表所示。
將表中的數(shù)據(jù)擬合為
的形式。
數(shù)據(jù)擬合后的函數(shù)表達(dá)式為：
因此，
而密度ρ=1.225kg/m3，Δn=0.1m，可得到慣性阻力系數(shù)C2=4.439。而
動(dòng)力粘度μ=1.7854e-5，換算得粘性阻力系數(shù)：
Step 1：?jiǎn)?dòng)FLUENT
啟動(dòng)FLUENT，并加載網(wǎng)格。
以3D模式啟動(dòng)FLUENT
選擇菜單【File】>【Read】>【Mesh…】，選擇網(wǎng)格文件EX2-3.msh
軟件導(dǎo)入計(jì)算網(wǎng)格并顯示在圖形窗口中。Step 2：檢查網(wǎng)格
包括計(jì)算域尺寸檢查及負(fù)體積檢查。
選擇模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)General
鼠標(biāo)點(diǎn)擊右側(cè)設(shè)置面板中的Scale…按鈕
如圖所示，查看Domain Extents下的計(jì)算域尺寸，確保計(jì)算域模型尺寸與實(shí)際要求一致，否則需要對(duì)計(jì)算域進(jìn)行縮放。
展開(kāi) 干貨 | ANSYS Fluent多孔介質(zhì)模型簡(jiǎn)介
多孔介質(zhì)是指內(nèi)部含有眾多空隙的固體材料，如土壤、煤炭、木材、過(guò)濾器、催化床等。若采用詳細(xì)的模型結(jié)構(gòu)及網(wǎng)格劃分處理，則會(huì)因?yàn)檫^(guò)多的網(wǎng)格數(shù)目而使計(jì)算量非常大，不能滿足工程上的實(shí)際需求，而多孔介質(zhì)模型實(shí)質(zhì)上是將多孔介質(zhì)區(qū)域結(jié)合了以經(jīng)驗(yàn)假設(shè)為主的流動(dòng)阻力，即動(dòng)量源項(xiàng)。
圖1 多孔介質(zhì)模型的應(yīng)用
ANSYS Fluent中可將所需區(qū)域設(shè)定為多孔介質(zhì)模型（見(jiàn)圖2），在cell zone conditions中勾選porous zone（通常認(rèn)為在多孔介質(zhì)模型內(nèi)由于阻力原因，流動(dòng)狀況為層流，故而同時(shí)勾選laminar zone）。在其界面中，可設(shè)置方向、粘性阻力系數(shù)、慣性阻力系數(shù)以及孔隙率等參數(shù)。其中粘性阻力系數(shù)及慣性阻力系數(shù)可通過(guò)多種方式確定其具體數(shù)值，如試驗(yàn)法（風(fēng)速及壓降的曲線擬合）、Ergun方程法、經(jīng)驗(yàn)方程法等等。
圖2 ANSYS Fluent中多孔介質(zhì)模型的設(shè)置界面
通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的仿真案例進(jìn)行描述：一個(gè)用于汽車尾氣凈化的催化劑裝置，其中類似蜂窩結(jié)構(gòu)的區(qū)域可認(rèn)為是多孔區(qū)域模型（見(jiàn)圖3）。在ANSYS Fluent中設(shè)置求解器、材料、多孔區(qū)域、邊界條件等，初始化后進(jìn)行仿真計(jì)算（多孔介質(zhì)問(wèn)題的初始化應(yīng)采用standard initialization，見(jiàn)圖4）。
展開(kāi) 
COMSOL多孔介質(zhì)兩相流水驅(qū)油模型
本COMSOL案例介紹在重力作用下多孔介質(zhì)中的水油兩相流模型。
多孔介質(zhì)采用AbyssFish單連通周期性邊界多孔結(jié)構(gòu)2D軟件生成，軟件可設(shè)置孔隙率、孔喉尺寸、顆粒尺寸等信息，以生成多種多孔介質(zhì)模型，適應(yīng)不同的工程地質(zhì)條件。
采用CAD圖像導(dǎo)入插件，將生成的多孔介質(zhì)模型導(dǎo)入到AutoCAD內(nèi)，并保存為.dxf文件。
在COMSOL內(nèi)選擇流體流動(dòng)-兩相流-相場(chǎng)-層流，并添加包含相初始化的瞬態(tài)研究。
在幾何下選擇導(dǎo)入，將保存的多孔介質(zhì)CAD文件導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，并通過(guò)后續(xù)幾何操作形成所需要的聯(lián)合體模型。
對(duì)模型添加兩種材料，其中紅色部分為油，藍(lán)色部分為水。設(shè)置為包含重力，并將上部邊界設(shè)置為出口。
對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
計(jì)算并完成后續(xù)的分析模擬，以下為流速結(jié)果。
展開(kāi) ANSYS Workbench隨機(jī)圓形多孔結(jié)構(gòu)二維模型
在ANSYS Workbench內(nèi)建立隨機(jī)圓形多孔結(jié)構(gòu)模型可采用CAD隨機(jī)圓形骨料插件建模后將模型導(dǎo)入。
在插件內(nèi)設(shè)置好模型參數(shù)后運(yùn)行，插件會(huì)自動(dòng)完成CAD多孔結(jié)構(gòu)模型的建立，將模型生成面域并導(dǎo)出為IGES格式文件。
在ANSYS Workbench內(nèi)選擇幾何結(jié)構(gòu)-導(dǎo)入幾何模型，選擇保存的IGES文件并導(dǎo)入。可對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分及有限元模擬操作。
CAD隨機(jī)圓形骨料插件 V2.0
https://www.yqgqt.org.cn/post/1851750
展開(kāi) ANSYS Workbench隨機(jī)球體多孔結(jié)構(gòu)三維模型
三維多孔結(jié)構(gòu)廣泛存在于材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、土木工程等領(lǐng)域，如泡沫金屬、骨組織、過(guò)濾介質(zhì)等，通過(guò)ANSYS Workbench對(duì)三維多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元模擬，是對(duì)其進(jìn)行性能分析的有效手段。
在ANSYS內(nèi)建立多孔結(jié)構(gòu)模型可采用CAD隨機(jī)球體插件專業(yè)版參數(shù)化建立模型后再將模型導(dǎo)入到Workbench內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
具體操作步驟為在AutoCAD內(nèi)將生成的多孔結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)出為.sat格式文件，再通過(guò)Workbench幾何結(jié)構(gòu)-導(dǎo)入幾何模型，將模型導(dǎo)入到Workbench內(nèi)。
可對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
后續(xù)可根據(jù)研究?jī)?nèi)容對(duì)模型進(jìn)行有限元模擬分析。
CAD隨機(jī)球體插件 專業(yè)版
https://www.yqgqt.org.cn/post/1945446
展開(kāi) comsol三維多孔結(jié)構(gòu) 泡沫材料 孔隙介質(zhì)模型
孔隙結(jié)構(gòu)
在comsol內(nèi)生成球體或立方體結(jié)構(gòu)的多孔材料結(jié)構(gòu)：
comsol泡沫結(jié)構(gòu)，泡沫球體顆粒占比80%：
建模方法
采用陣列式隨機(jī)分布，生成符合規(guī)定比例的隨機(jī)孔洞。模型采用CAD隨機(jī)孔隙3D插件生成，然后將多孔結(jié)構(gòu)3D模型導(dǎo)入到comsol軟件內(nèi)。
插件鏈接
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1890691
