多孔介質(zhì)的案例
多孔介質(zhì)滲流現(xiàn)象
普通管道中的水流
孔隙介質(zhì)實(shí)際流線
假想的流動(dòng)
多孔介質(zhì)
滲流受多孔介質(zhì)特性影響。天然和人造的多孔介質(zhì)普遍具有下列特征：空隙尺寸微小；比表面積數(shù)值很大。
多孔介質(zhì)的特征使?jié)B流具有下述特點(diǎn)
表面分子力作用顯著，毛細(xì)管作用突出
流動(dòng)阻力較大，流動(dòng)速度一般較慢，慣性力往往可忽略不計(jì)
多孔介質(zhì)的性質(zhì)
孔隙性 有效孔隙和死端孔隙
◆ 孔隙度：是多孔介質(zhì)中孔隙體積與多孔介質(zhì)總體積之比
◆ 有效孔隙：是多孔介質(zhì)中相互連通的、不為結(jié)合水所占據(jù)的那一部分孔隙。
◆ 有效孔隙度：是多孔介質(zhì)中有效孔隙體積與多孔介質(zhì)總體積之比。
◆ 死端孔隙：是多孔介質(zhì)中一端與其他孔隙連通、另一端是封閉的孔隙。
連通性 封閉和暢通、有效和無效
壓縮性 固體顆粒和孔隙的壓縮系數(shù)推導(dǎo)
多相性 固液氣三相可共存
影響滲流的各種力
油、氣、水能夠在多孔介質(zhì)中滲流主要受以下幾種力的作用：
流體的重力
重力可能是動(dòng)力也可能是阻力。
多孔介質(zhì)的壓縮性及流體的彈性力
油氣存在于地下巖層內(nèi)，未開采時(shí)巖石和流體都處于均衡受壓的平衡狀態(tài)。隨著油氣的不斷開采，油氣層內(nèi)的壓力逐漸降低，上覆巖層和油層內(nèi)壓力差逐漸增大，會(huì)導(dǎo)致巖石變形，造成巖石孔隙度減小即內(nèi)部孔隙體積減小，多孔介質(zhì)內(nèi)流體逐漸向壓力低的方向流動(dòng)。滲流方向也發(fā)生改變。
毛管力
多孔介質(zhì)可以看成是固體內(nèi)部存在許多個(gè)毛細(xì)管，這些毛細(xì)管散亂分布，互相連通。發(fā)生滲流時(shí)一種流體驅(qū)替另一種流體，在兩種流體交界面上產(chǎn)生壓力跳躍，這個(gè)壓力就稱為毛管壓力。
流體的粘性及粘滯力
流體在流動(dòng)時(shí)，不同流速的流體間受分子間內(nèi)聚力的影響會(huì)產(chǎn)生相互作用力，使速度低的加速，速度高的受到限制，流體的這種屬性稱為粘性。
展開 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)對于流動(dòng)阻力及能量方程產(chǎn)生的影響。
展開 FLUENT多孔介質(zhì)資料匯總（包括案例）
一、資料（共五個(gè)）：
1、（案例見二、2）
Fluent計(jì)算多孔介質(zhì)模型資料.pdf
2、
Fluent多孔介質(zhì)設(shè)置.pdf
3、
多孔介質(zhì)-Fluent模擬.doc
4、
多孔介質(zhì)參考資料.doc
5、這個(gè)是我自己整理網(wǎng)上的兩個(gè)問題，有興趣的話可以看一下。
fluent多孔介質(zhì)資料搜集.doc
（①用fluent計(jì)算，多孔介質(zhì)的數(shù)值模擬是怎么設(shè)置的？
②求教fluent中多孔介質(zhì)使用的公式應(yīng)該如何確定？）
二、案例（共兩個(gè)）：
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 第二屆國際多孔介質(zhì)協(xié)會(huì)中國年會(huì)暨第四屆數(shù)字巖心分析技術(shù)國際研討會(huì)會(huì)議總結(jié)
進(jìn)入21世紀(jì)以來，多孔介質(zhì)材料的研究已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注。多孔介質(zhì)的研究是一個(gè)涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域的復(fù)雜問題，其廣泛存在于土壤、地下水資源、地下油氣藏、人體和動(dòng)物組織與臟器、植物、復(fù)合材料、燃料電池、混凝土、陶瓷、紡織品及電腦和手機(jī)芯片等自然和工業(yè)系統(tǒng)中。為更深入地研究多孔介質(zhì)，在不同行業(yè)中充分發(fā)揮數(shù)字巖心技術(shù)優(yōu)勢，7月9日-11日，“第二屆國際多孔介質(zhì)協(xié)會(huì)中國年會(huì)暨第四屆數(shù)字巖心分析技術(shù)國際研討會(huì)”在位于山東青島的中國石油大學(xué)（華東）舉行。來自中國、美國、德國、英國、澳大利亞、加拿大、沙特7個(gè)國家的高校、科研院所及企業(yè)的百余名研究人員參加會(huì)議。
大會(huì)共舉行27場專題報(bào)告，與會(huì)人員就孔隙級(jí)流動(dòng)模擬、數(shù)字巖心分析技術(shù)、多尺度和多物理場問題求解等領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛交流與深入探討，展示了多孔介質(zhì)相關(guān)領(lǐng)域前沿技術(shù)和發(fā)展方向。本屆年會(huì)與研討會(huì)由中國石油大學(xué)（華東）、國際多孔介質(zhì)協(xié)會(huì)中國分會(huì)、中國力學(xué)學(xué)會(huì)滲流力學(xué)專業(yè)組、中國石油學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)、青島市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)聯(lián)合主辦，中國石油大學(xué)（華東）油氣滲流研究中心承辦。
會(huì)議開幕式由組委會(huì)副主任楊永飛副教授主持，中國石油大學(xué)（華東）副校長姚軍、國際多孔介質(zhì)協(xié)會(huì)（InterPore）前主席Oleg Iliev出席并致開幕詞。姚軍對與會(huì)人員的到來表示歡迎，期待會(huì)上展示多孔介質(zhì)滲流最新研究成果，希望會(huì)議的召開對我校學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)起到良好的推動(dòng)作用。Oleg Iliev對多孔介質(zhì)滲流與數(shù)字巖心分析的發(fā)展現(xiàn)狀和國際多孔介質(zhì)協(xié)會(huì)進(jìn)行簡要介紹。會(huì)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(jìn)行主題報(bào)告。
展開 
干貨 | ANSYS Fluent多孔介質(zhì)模型簡介
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^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
通過一個(gè)簡單的仿真案例進(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)問題的初始化應(yīng)采用standard initialization，見圖4）。
展開 模擬多孔介質(zhì)中不同的流體流動(dòng)
Klinkenberg 參數(shù) (Pa) 取決于多孔介質(zhì)的滲透率，我們可以在文獻(xiàn)中查到 。
COMSOL 中的多孔介質(zhì)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(zhì)流動(dòng)的其他模塊。
軟件中滲透率關(guān)系的位置。
非達(dá)西流，從微觀到宏觀尺度
那么，我們?nèi)绾螌⑦@兩種方法聯(lián)系起來呢？第一個(gè)模型（REV）給出了速度對壓力梯度的關(guān)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(gè)數(shù)量級(jí)的壓降流動(dòng)行為。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔隙結(jié)構(gòu)模擬的計(jì)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(fù)雜。
使用宏觀方法可以得到非常好的近似值。達(dá)西定律適用于小壓降和低速流動(dòng)，而 Burke–Plummer 方程適用于大壓降和高速流動(dòng)。
Forchheimer 方程可以很好地計(jì)算過渡區(qū)域。在本文的示例中，將 Forchheimer 方程與來自微觀模型的數(shù)據(jù)相擬合，以獲得 Forchheimer 參數(shù) ，該數(shù)據(jù)通常是在實(shí)驗(yàn)中確定的。
本文我們從微觀和宏觀層面研究了多孔介質(zhì)中的流動(dòng)，并表明了：在各自的適用領(lǐng)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(yōu)化模型就是使用 Forchheimer 方程模擬的一個(gè)工業(yè)應(yīng)用例子。
在討論了通過多孔介質(zhì)的流動(dòng)之后，接下來的文章我們將討論多孔介質(zhì)中的傳熱，敬請期待！
展開 COMSOL微觀多孔介質(zhì)二維滲流模擬基于四參數(shù)隨機(jī)生長建模
微觀多孔介質(zhì)流體
微觀多孔介質(zhì)廣泛存在于巖石、土層等流體介質(zhì)之中，這使得流體穿過存在復(fù)雜性，滲流的微觀結(jié)構(gòu)決定其宏觀現(xiàn)象，在研究中可采用表征單元體（representative elementary volume，簡稱REV）方法，這就涉及到微觀介質(zhì)的模型重構(gòu)。
這里采用AbyssFish四參數(shù)隨機(jī)生長2D軟件進(jìn)行微觀多孔介質(zhì)的構(gòu)建，V1.1版本軟件通過優(yōu)化改進(jìn)的算法，可指定四參數(shù)隨機(jī)增長的分布概率、生長概率、孔隙率、以及孔隙尺寸特征等參數(shù)，并可進(jìn)行同一參數(shù)不同孔隙率的動(dòng)態(tài)輸出，方便對比研究。
這里生成尺寸為寬度為2.0，高度為0.5的多孔介質(zhì)模型，并將其導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，多孔介質(zhì)的孔隙率為70%(白色)。COMSOL模型構(gòu)建方法可以參考：COMSOL建立孔隙尺度多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)模型教程
多孔介質(zhì)中的孔隙為單聯(lián)通域，無無效幾何，如果指定的孔隙率過小，軟件生成的孔隙可能非單聯(lián)通，需要將非聯(lián)通的的幾何進(jìn)行手動(dòng)刪除處理。
物理場采用流體流動(dòng)中的層流，左側(cè)為流體入口，右側(cè)為出口，以下為流速及壓力計(jì)算結(jié)果。
模型樣圖
建模采用的AbyssFish四參數(shù)隨機(jī)生長2D軟件可在下面鏈接下載：
https://www.yqgqt.org.cn/post/1899410
展開 COMSOL多孔介質(zhì)自然流動(dòng)與傳熱現(xiàn)象的仿真研究
多孔介質(zhì)中的自然對流和傳熱研究在地?zé)嵯到y(tǒng)、隔熱材料、食品加工以及化學(xué)反應(yīng)器設(shè)計(jì)等領(lǐng)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(zhì)幾何模型并模擬其內(nèi)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(zhì)幾何結(jié)構(gòu)，并在AutoCAD中僅保留含曲邊孔隙圖層的內(nèi)容后導(dǎo)出為dxf格式文件。并將此文件導(dǎo)入至COMSOL Multiphysics軟件中。
在COMSOL中，通過構(gòu)建矩形區(qū)域并與導(dǎo)入的CAD圖形執(zhí)行差集操作來完成多孔介質(zhì)幾何模型的建立。
選擇“多孔介質(zhì)傳熱”物理場，并設(shè)置相應(yīng)的溫度邊界條件以匹配具體應(yīng)用場景。完成設(shè)置后，對模型實(shí)施網(wǎng)格劃分。
通過對模型進(jìn)行仿真計(jì)算，分析多孔介質(zhì)內(nèi)的流速分布及溫度場變化情況。
研究結(jié)果提供了關(guān)于多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜對流與傳熱機(jī)制的深刻見解。
展開 模擬多孔介質(zhì)中不同的流體流動(dòng)
從大規(guī)模的地質(zhì)區(qū)域到納米尺度的結(jié)構(gòu)，多孔材料的流動(dòng)發(fā)生在所有長度尺度上。雖然達(dá)西定律已經(jīng)涵蓋了許多應(yīng)用，但是在工業(yè)應(yīng)用中，速度場和壓力梯度之間的關(guān)系不再是線性的，達(dá)西定律不能提供準(zhǔn)確的結(jié)果。在這篇文章中，我們將更深入的研究多孔介質(zhì)中可能出現(xiàn)的不同流動(dòng)狀態(tài)，以及如何描述它們。
在微觀尺度上模擬多孔介質(zhì)中的流動(dòng)
為了更深入地理解流經(jīng)多孔材料中的流動(dòng)特征，有必要仔細(xì)研究它的微觀結(jié)構(gòu)。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(dòng)。
下面的動(dòng)畫顯示了一個(gè)大小為 2 cm × 2 cm × 6 cm 的復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)，以及使用線性納維-斯托克斯方程計(jì)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(qū)域，也包含根本不發(fā)生流動(dòng)的區(qū)域。即使結(jié)構(gòu)是不規(guī)則的，當(dāng)放大另一個(gè)位置的相同多孔結(jié)構(gòu)樣品時(shí)，其流動(dòng)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(jìn)行平均可以得到宏觀方程，詳見下一節(jié)內(nèi)容。
為了表征流動(dòng)并獲得有關(guān)宏觀方程的信息，下面幾個(gè)數(shù)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(jì)算
沿流動(dòng)方向（縱向）下降的壓力 ，可以計(jì)算或預(yù)定義
表觀速度 ，或通過結(jié)構(gòu)的體積流量 (m3/s)，除以總橫截面積 (m2 )
宏觀尺度的流動(dòng)
達(dá)西定律是描述多孔材料流動(dòng)的基本定律，它最初只是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律，后來在理論上由納維-斯托克斯方程推導(dǎo)出來。它描述了速度場 (m/s)與壓力梯度 （Pa）之間的線性關(guān)系。
(1)
其中，(m2) 是多孔介質(zhì)的滲透率， (Pa·s) 是流體的動(dòng)力黏度。
展開 相場方法模擬多孔介質(zhì)中的驅(qū)替 ￥248
提供采用相場方法模擬多孔介質(zhì)中驅(qū)替的算例，可在此基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)多孔介質(zhì)中的驅(qū)替模擬，得到水驅(qū)油（或其他兩相）后多孔介質(zhì)中的殘余油分布，計(jì)算采出程度隨時(shí)間的變化關(guān)系。附圖中分別給出了多孔介質(zhì)為水濕和油濕條件下，多孔介質(zhì)中的殘余油分布，案例鏈接附后。
COMSOL 多孔介質(zhì)毛細(xì)現(xiàn)象仿真（含講解視頻）
背景介紹
多孔介質(zhì)的微小空隙中的任何兩種非互溶流體分界面的兩側(cè)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(xì)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(qū)替過程中，毛細(xì)管壓力可以是驅(qū)動(dòng)力，也可以是流動(dòng)的阻力。浸潤相在毛細(xì)管壓力作用下，可以自發(fā)地驅(qū)替非浸潤相，即滲汲作用。毛細(xì)管壓力的存在影響多孔介質(zhì)內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此是滲流力學(xué)及有關(guān)的工程技術(shù)必須考慮的問題。例如，在油田開發(fā)中，毛細(xì)管壓力影響油層的有效滲透率和油層的采收率；利用毛細(xì)管壓力曲線可確定多孔介質(zhì)內(nèi)的孔隙分布和流體分布，計(jì)算多孔介質(zhì)的相滲透率以及油層的采收率等。
圖 1 多孔介質(zhì)電鏡掃描示意圖
注：以上內(nèi)容引自百度百科
2. 模型介紹
如圖2所示，建立矩形（2mm×5mm）隨機(jī)圓形的多孔區(qū)域，圓形孔隙率為0.6，圓形隨機(jī)分布服從正態(tài)分布。底部為液體區(qū)域，兩邊作為入口壓力邊界，入口壓力為液體重力所帶來的靜壓力。出口壓力靜壓力為0Pa。
圖 2 多孔介質(zhì)毛細(xì)示意圖
3. 物理場選擇及邊界條件設(shè)置
本模型主要是采用comsol6.2版本中的湍流流動(dòng)、水平集兩相流等多物理場模塊，詳細(xì)的物理場及邊界條件設(shè)置如圖3所示。
圖 3 詳細(xì)的物理場設(shè)置以及邊界條件
4. 網(wǎng)格繪制
由于本模型形狀不規(guī)則，采用自由三角形網(wǎng)格繪制方式進(jìn)行繪制，如圖4所示。
圖 4 網(wǎng)格繪制
3. 結(jié)果展示
圖 5 多孔介質(zhì)內(nèi)部速度分布
圖 6 速度矢量分布
圖 7 流體2體積分?jǐn)?shù)
圖 8 流體2體積分?jǐn)?shù)動(dòng)態(tài)變化
源文件及視頻獲取方式
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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)的問題，如水處理中常會(huì)碰到的篩網(wǎng)、過濾器，環(huán)境工程中的土壤等，此類問題的特點(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)算中通常對此類問題進(jìn)行簡化，將多孔區(qū)域簡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)測定氣體通過多孔介質(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：啟動(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，否則需要對計(jì)算域進(jìn)行縮放。
展開 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，有的方向流體很難通過。</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 在 COMSOL 中模擬多孔介質(zhì)中的熱濕傳遞
對于快速過程，其時(shí)間尺度與介質(zhì)孔隙內(nèi)的液相和氣相之間達(dá)到平衡的時(shí)間相當(dāng)，非平衡公式可以通過以下蒸發(fā)通量來定義：
在這個(gè)定義中，平衡蒸汽濃度被定義為飽和濃度 csat 和水活性 aw 的乘積，用來描述多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，由于毛細(xì)力的作用，達(dá)到平衡的濃度要比自由介質(zhì)中的濃度低。
通過讓蒸發(fā)率 K 達(dá)到無窮大，得到一個(gè)蒸汽濃度等于平衡濃度的平衡公式。
以一個(gè)食品干燥過程為例。一塊最初充滿液態(tài)水的馬鈴薯被放置在一個(gè)氣流中進(jìn)行干燥。在馬鈴薯內(nèi)部，水蒸氣通過空氣中的二元擴(kuò)散進(jìn)行傳輸。我們使用 Brinkman 公式來模擬孔隙中潮濕的空氣壓力梯度所引起的流動(dòng)。由于液相速度與潮濕空氣速度相比很小，使用達(dá)西定律模擬壓力梯度引起的液態(tài)水流動(dòng)。
由于水分子之間的相對吸引力和馬鈴薯之間的差異，液態(tài)水傳輸中也考慮了毛細(xì)流動(dòng)。
液態(tài)水濃度隨時(shí)間的變化。
水汽被氣流帶走，如下面這個(gè)動(dòng)畫所示。
水汽濃度隨時(shí)間的變化。
蒸發(fā)導(dǎo)致馬鈴薯中的溫度降低。溫度分布隨時(shí)間的變化情況如下所示。
溫度分布隨時(shí)間的變化。
我們可以使用 COMSOL 軟件中的傳熱模塊的多孔介質(zhì)傳熱 接口和化學(xué)反應(yīng)工程模塊的稀物質(zhì)傳遞 接口中實(shí)現(xiàn)這些方程。為了將多孔介質(zhì)中的多相流動(dòng)與蒸發(fā)過程結(jié)合起來，這個(gè)過程需要一些步驟。
結(jié)束語
在這篇文章中，我們討論了使用 COMSOL? 軟件對多孔介質(zhì)中的熱濕傳遞進(jìn)行建模的功能。COMSOL Multiphysics 及其附加的化學(xué)反應(yīng)工程模塊和傳熱模塊提供了為大量應(yīng)用定義相應(yīng)現(xiàn)象和力學(xué)模型的工具。根據(jù)主導(dǎo)的傳輸過程，可以使用預(yù)定義的接口或定義自己的模型。
本文來自：COMSOL博客
展開 #184-地下天然氣泄漏仿真-多孔介質(zhì)影響（#193）對比
#184-地下天然氣泄漏仿真-多孔介質(zhì)影響（#193）對比
01工況介紹
泄漏示意圖如下，空間大小100m*100m，#184仿真不考慮土壤（多孔介質(zhì)）的影響（即仿真僅對地上部分建模，不對地下部分建模），#193仿真考慮多孔介質(zhì)影響。
無風(fēng)工況示意圖（左）和有風(fēng)工況示意圖（右）
02網(wǎng)格情況
不考慮土壤（多孔介質(zhì)）的影響網(wǎng)格
考慮土壤（多孔介質(zhì)）的影響網(wǎng)格
03仿真設(shè)置
設(shè)置簡單，幾步輕松搞定。
1、瞬態(tài)計(jì)算
2、湍流模型
3、組分輸運(yùn)模型
4、組分設(shè)置
5、入口設(shè)置
6、入口成分設(shè)置
7、可根據(jù)需要設(shè)置是否有側(cè)風(fēng)，以及側(cè)風(fēng)大小（無側(cè)風(fēng)時(shí)側(cè)邊設(shè)置為壓力出口）。
8、若需要考慮土壤（多孔介質(zhì)）的影響，則需將土壤部分另作為一個(gè)多孔介質(zhì)域，基本設(shè)置參考如下。
9、根據(jù)需要設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)
04基本結(jié)果
#184-1-1：6.3MPa，泄漏孔徑40，流量12.8kg/s，無側(cè)風(fēng)（不考慮土壤）
觀看動(dòng)畫效果可下載附件（“動(dòng)畫”）。
動(dòng)畫.mp4
#184-1-2：6.3MPa，泄漏孔徑40，流量12.8kg/s，側(cè)風(fēng)4m/s（不考慮土壤）
觀看動(dòng)畫效果可下載附件（“動(dòng)畫”）。
動(dòng)畫.mp4
#184-1-3：6.3MPa，泄漏孔徑40，流量12.8kg/s，側(cè)風(fēng)10/s（不考慮土壤）
觀看動(dòng)畫效果可下載附件（“動(dòng)畫”）。
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