多孔介質滲流傳熱
關注創建者：壯壯_2073 創建時間：2016-12-27
多孔介質滲流傳熱的視頻教程
I_10多孔介質：各向異性介質《STAR CCM+官方案例視頻教程》
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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》
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多孔介質滲流傳熱的實例教程
薛定諤多孔介質中的滲流物理
多孔介質中的滲流物理1.rar
多孔介質中的滲流物理2.rar
編譯：葛越峰 上海安世亞太流體應用工程師
文章首發：上海安世亞太官方訂閱號（搜索：PeraShanghai）
聯系我們：021-58403100
本文共計2489字，閱讀時間預計8分鐘
滲流的概念
滲流是指流體在多孔介質內的流動。滲流現象廣泛存在于人造材料和自然界中。如地下水的開發、石油的開發、天然氣收集、煤炭的開采等都需要對滲流進行分析研究。
滲流力學主要研究流體在多孔介質內的運動規律，是流體力學的一個分支。
但同時又與多孔介質理論、表面物理、物理化學、固體力學和生物學等學科交叉滲透，是一門綜合的學科。當前的研究主要集中在單相滲流理論、多相滲流理論、雙重介質滲流理論、滲流基本定律和多孔介質理論。
滲流理論的應用面也很廣。
如在生物醫療領域、海水入侵，水利水電工程、農林工程、凍土工程等都需要對滲流進行分析。
研究滲流區域內水頭或地下水位的分布，滲流對建筑物基底的作用力，區域內滲流量，滲流速度以及滲流對多孔結構的影響等。
按其應用范圍，大致可以劃分為地下滲流、工程滲流、生物滲流3個方面。
CFD仿真在多孔介質中的運用
ANSYS Fluent 中Porous Zone可以分析液體在多孔介質中的流動趨勢。
本次以簡單模型，模擬液體在多孔介質內的流動情況。
▲上圖陰影區域對應下面視頻中的多孔介質區域
滲透與滲流
實際生活中往往觀察到的是液體向固體縫隙內部滲透的現象，為了分析這一現象，我們引入了滲流概念。
滲透
地下水在巖石孔隙或多孔介質中的運動，液體在彎曲孔隙中流動，速度各不相同。為了研究地下水的整體運動特征，引入滲流的概念。
滲流
具有實際水流的運動特點（流量、水頭、壓力、滲透阻力），并連續充滿整個含水層空間的一種虛擬水流；是用以代替真實地下水流的一種假想水流。
展開 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 在實際工程中滲流路徑往往不是單一材料，如滲流發生在夾雜碎石的土體中，這就造成滲流的復雜性。這里采用兩項材料通過COMSOL達西定律模塊對滲流進行模擬。
模型采用CAD隨機球體顆粒&過渡區插件建立后導入到COMSOL軟件內。
模型包括滲流發生的外側基體、內部顆粒、顆粒及基體過渡區（ITZ）三部分組成，由于內部顆粒的滲透系數遠小于基體，因此可將其省略，邊界置為無流動。設置過渡區的目的是在實際情況中，土體及內部碎石顆粒間往往會有孔隙，這就造成了接觸面的實際滲透率遠高于土體，模型剖切面如下。
模型設置左右兩側的水頭差，最終壓力及流速模擬結果如下。
展開 第一講：Comsol簡介與基本操作
lComsol在巖土工程中的應用 幾何模型構建
l從CAD導入幾何模型網格劃分后處理技術簡介
lComsol與Abaqus的比較
l第二講：邊坡在自重力作用下的變形
第三講：Comsol中邊坡自重力平衡技術
第四講：基于強度折減法的邊坡穩定性計算
第五講：降雨條件下邊坡滲流穩定性
第六講：庫水位升降條件下土石壩滲流穩定性
第七講：基于Comsol的邊坡雙重介質（孔隙+裂隙）滲流
第八講：凍融條件下土柱熱-水-力多場耦合模型
第九講：其它工程案例講解解疑拓展（培訓完長期解疑答惑）
第十講：學員可帶自己案例模型讓老師指導解疑
如果您在用（PFC.FLAC,ABAQUS,等巖土工程仿真軟件）請報名參加培訓
培訓福利：
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奧地利學者Terzaghi在1923年發現土的變形不是由總應力決定的，而是取決于土體中的有效應力。
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：
01 配置COMSOL with MATLAB 路徑
軟件在安裝的過程中可以配置COMSOL with Matlab。安裝到此路徑時將MATLAB對應的安裝包路徑粘貼進去即可。
圖 1 軟件安裝路徑配置
02 啟動COMSOL with MATLAB
安裝完成后，桌面會顯示COMSOL with Matlab圖標，雙擊圖標，會啟動MATLAB進行調用。
1. 背景介紹
多孔介質的微小空隙中的任何兩種非互溶流體分界面的兩側存在的壓力差，即非浸潤相的壓力與浸潤相的壓力之差。毛細管壓力取決于流體的表面張力、浸潤角和界面的曲率。在流體互相驅替過程中，毛細管壓力可以是驅動力，也可以是流動的阻力。浸潤相在毛細管壓力作用下，可以自發地驅替非浸潤相，即滲汲作用。毛細管壓力的存在影響多孔介質內的流體運動規律，因此是滲流力學及有關的工程技術必須考慮的問題
中國是糧食生產大國，儲糧安全事關國計民生，至關重要。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！
