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這里采用AbyssFish四參數隨機生長2D軟件進行微觀多孔介質的構建，V1.1版本軟件通過優化改進的算法，可指定四參數隨機增長的分布概率、生長概率、孔隙率、以及孔隙尺寸特征等參數，并可進行同一參數不同孔隙率的動態輸出，方便對比研究。這里生成尺寸為寬度為2.0，高度為0.5的多孔介質模型，并將其導入到COMSOL內，多孔介質的孔隙率為70%(白色)。

首先通過CAD Voronoi插件建立孔隙的幾何模型，該插件是基于蒙特卡洛隨機生成算法，進行隨機布置控制點，同時具有控制區塊尺寸的功能。在CAD中生成相應圖形的面域，并將生成的孔隙導出為.sat文件備用。打開ANSYS Workbench，導入事先生成的.sat文件，并進行添加矩形，刪掉導入的卵石形實現二維多孔模型的構建：進行網格劃分等操作：

插件介紹CAD多孔結構3D QSGS插件可用于在AutoCAD軟件內生成三維多孔結構模型，可用于數字巖心、多孔介質、多孔結構等方面的建模及模擬。 插件可指定模型的長度、寬度、高度，可構建任意幾何尺寸三維幾何模型。 多孔結構建?；谒膮惦S機生長（QSGS）原理。

本COMSOL案例介紹在重力作用下多孔介質中的水油兩相流模型。 多孔介質采用AbyssFish單連通周期性邊界多孔結構2D軟件生成，軟件可設置孔隙率、孔喉尺寸、顆粒尺寸等信息，以生成多種多孔介質模型，適應不同的工程地質條件。

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。

一、概 要1）案例描述本案例針對某種多孔介質歧管，采用多孔介質模型、對流換熱壁面和湍流模型對歧管進行流動傳熱仿真，案例最后可以看到歧管的壓力和溫度分布情況。2）網格采用非結構四面體為主的網格，網格數67萬。

此項提出了一種新的兩步拓撲優化框架來設計二維隨機多孔結構。 在第一步中，基于順應性最小化（或剛度最大化）進行拓撲優化，以獲得均勻的材料密度分布。在第二步中，開發了一種新的去均質方法，將均質材料轉化為隨機多孔結構。通過幾個算例驗證了該方法的有效性。由于采用隨機材料和相關的密度約束，與由固體材料制成的優化結構相比，優化的多孔結構表現出更高的順應性。

但若為各向異性，則方向1矢量表示多孔介質的第一個主方向為x方向，方向2矢量表示多孔介質的第二個主方向為y方向，第三個方向與這兩個方向垂直，不必指定。

插件介紹Random Porous Structure 3D - AbyssFish 插件可在Abaqus軟件內生成三維多孔結構，可用于兩相材料或多孔介質的模擬等。 插件可指定孔隙的分布概率、生長概率、孔隙率、平滑范圍等參數，其參數控制原理可參考四參數隨機生長法（QSGS）相關文獻。

四參數隨機生長法 (QSGS)：（1）在二維空間中按照一定分布概率隨機布置孔隙，此分布概率須小于設置的孔隙率；（2）在二維空間中，按照一定生長概率，令分布的孔隙單元向8 個方向的相鄰點生長。（3）重復上述步驟，直到生長相達到設定孔隙率時，停止生長，即QSGS 重構多孔介質模型完成。

多孔結構模型采用單連通周期邊界多孔結構2D軟件參數化生成，模型為png格式的圖片文件。 采用CAD圖像導入插件將多孔結構模型導入到AutoCAD內轉換為CAD文件。 將CAD文件進行面域生成預處理后導出為iges格式文件，并導入到ABAQUS內建立部件。

插件介紹 QSGS3D V2.0 - AbyssFish 插件可在Abaqus2024及以上版本軟件內基于Quartet Structure Generation Set（QSGS）隨機生長四參數生成法構建三維多孔介質雙相材料，插件可指定生成試件的長度、寬度、高度以及劃分的網格單元尺寸。

多孔介質是指內部含有大量微小孔隙和通道的材料，如巖石、土壤等。在石油工程領域，多孔介質中的孔隙為油和水提供了儲存空間和流動路徑。本案例介紹COMSOL相場法進行多孔介質下的油水兩相驅替模型。

1.3.4網格及無關性分析采用多面體加附面層網格的生成方法，網格的總單元數為6833648個，如圖5所示。多孔介質區域的物面部分不需要生成邊界層網格。這是因為計算多孔介質的慣性和粘性系數時，已經考慮了上下壁面阻力的影響。因此，在求解時只需要在壁面加“滑移”邊界條件，無需考慮邊界層，能夠大大減少總網格數量，提高計算效率。

多孔結構傳熱模擬涉及對多孔介質內部復雜的熱量傳遞過程進行建模和分析，這類模擬對于優化材料設計、提高能源效率以及解決環境問題等方面具有重要意義。本案例介紹在COMSOL內建立全連通多孔結構幾何模型，并將孔隙及基體劃分兩相材料，進行多孔結構的傳熱仿真模擬。

2.Comsol設置 啟動Comsol軟件選擇二維軸對稱 選擇自由和多孔介質流動、濃物質傳遞、二次電流分布和多孔介質傳熱模塊 選擇穩態求解器2.1幾何與網格設置 進入幾何面板，更改單位為um。 右鍵幾何，選擇矩形，設置幾何圖形的長度與寬度。

16、多孔泡沫幾何模型17、方法生成不干涉隨機幾何-標準模型18、鋼筋纖維1% +顆粒球19、泡沫結構多物理場分析20、十四面體21、用COMSOL進行隨機天然裂縫網絡滲流模擬22、四參數隨機生長法重構二維多孔介質裂隙23、隨機幾何多孔滲流24、隨機生成幾何模型-COMSOL奶酪25、纖維+六角片片隨機幾何

在COMSOL生成多孔材料可以采用CAD圖形導入的方式，在CAD內生成多孔幾何模型后導入到COMSOL中進行差集操作即可。CAD多孔模型的建立—以曲邊泰森多邊形為例1、設置好模型參數后運行CAD_Voronoi圖 V2.1.exe可直接生成CAD圖，將無用的圖層刪除后，僅保留曲邊泰森多邊形圖像，并將CAD文件另存為.dxf格式文件備用。

<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。

梯度多孔介質FGM模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型在AutoCAD內建立完成后導出為sat格式文件。通過插件可靈活控制孔隙率、梯度、孔徑分布及最小間距約束，生成符合實際工程需求的梯度孔隙結構。