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三維梯度多孔結(jié)構(gòu)（FGM）是一種孔隙率、孔徑等參數(shù)在三維空間內(nèi)呈梯度分布的多孔材料。梯度孔隙結(jié)構(gòu)的研究可優(yōu)化傳熱傳質(zhì)效率，調(diào)控流動(dòng)路徑，提升能源存儲(chǔ)與材料性能，為復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵理論支持。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立三維球體梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行滲流仿真模擬。

功能梯度多孔材料（FGM）通過梯度調(diào)控孔隙率，實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能的連續(xù)分布，其彈性模量、強(qiáng)度等呈均勻變化。通過建立梯度多孔結(jié)構(gòu)有限元模型，解析梯度參數(shù)對(duì)應(yīng)力場及失效機(jī)制的影響，突破傳統(tǒng)試驗(yàn)限制，優(yōu)化設(shè)計(jì)。該研究對(duì)航空熱防護(hù)及生物醫(yī)用仿生植入體等功能化結(jié)構(gòu)具有重要價(jià)值。

文章來源： Prosynx 功能梯度多孔材料具有優(yōu)異的性能，如高強(qiáng)度、低導(dǎo)熱性和高能量吸收。更重要的是，它們的密度分布可以定制，以最適合不同的設(shè)計(jì)目標(biāo)，從而具有廣泛的應(yīng)用。對(duì)于不同的制造方法，功能梯度多孔材料的幾何形狀可以是確定性的（例如，晶格結(jié)構(gòu)）或隨機(jī)的（例如金屬泡沫）。

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)。

這種結(jié)構(gòu)具有原子級(jí)方解石（即碳酸鈣的穩(wěn)定形態(tài)）和微米級(jí)金剛石三重周期性最小表面（金剛石-TPMS）幾何形狀，以及晶格級(jí)結(jié)構(gòu)梯度和原子級(jí)位錯(cuò)缺陷。這種獨(dú)特的雙尺度微晶格提供了多種有效策略包括晶體共取向、晶格幾何梯度和通過微晶格位錯(cuò)抑制解理斷裂，來實(shí)現(xiàn)高剛度、強(qiáng)度和損傷容限。該工作為開發(fā)高性能輕質(zhì)且高強(qiáng)度的陶瓷復(fù)合材料帶來了曙光。下載地址：多孔固體結(jié)構(gòu)與性能第2版

插件介紹 CAD球體功能梯度材料3D插件可在AutoCAD內(nèi)建立大小呈現(xiàn)梯度分布的球體及長方體孔隙三維模型。 功能梯度材料（FGM）模型包含大小梯度變化的球體及與之適配的長方體部件，可用于球體材料的梯度分布或梯度多孔結(jié)構(gòu)材料建模。

梯度孔隙3D模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建模，AutoCAD參數(shù)化建模完成后將多孔結(jié)構(gòu)梯度模型導(dǎo)出為sat格式文件。 在ANSYS Workbench內(nèi)選擇與研究相適應(yīng)的分析系統(tǒng)，并在幾何結(jié)構(gòu)下導(dǎo)入梯度孔隙幾何模型。

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)。

對(duì)于這個(gè)模型，我們認(rèn)為建筑材料是特定的非飽和多孔介質(zhì)，其中的水分以液態(tài)和氣態(tài)存在，只有一些傳遞過程是相關(guān)的。EN 15026標(biāo)準(zhǔn)中涉及到的建筑材料考慮到了水分傳輸現(xiàn)象，詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參看參考文獻(xiàn) 1。 由規(guī)范建立的傳遞方程作為標(biāo)準(zhǔn)，考慮了液體通過毛細(xì)力的運(yùn)輸、蒸汽壓力梯度導(dǎo)致的蒸汽擴(kuò)散以及水分儲(chǔ)存。

三維多面體骨料密堆積混凝土細(xì)觀抗壓模擬 https://www.yqgqt.org.cn/post/1978427 功能梯度多孔材料軸壓模擬—— 通過EasyCDP定義C20混凝土，研究梯度參數(shù)對(duì)失效機(jī)制的影響。

圖1-1 網(wǎng)格模型 3）計(jì)算條件速度入口：10m/s ，溫度773K；靜壓出口：0Pa，0梯度；對(duì)流換熱壁面：10w/m^2*K，373K。 二、網(wǎng) 格1）新建工程① 啟動(dòng)AICFD 2023R2；② 選擇 文件>新建，新建工程，選擇工程文件路徑，設(shè)置工程文件名，點(diǎn)擊“確定”。

標(biāo)準(zhǔn)k-omega湍流模型能夠較好地預(yù)測逆壓梯度，適合于低雷諾數(shù)流動(dòng)，但是對(duì)于自由來流存在一些問題。因?yàn)閗-epsilon模型對(duì)自由來流邊界條件不是很敏感，即逆壓梯度的預(yù)測較差，所以Menter在近壁處使用k-omega模型，而在遠(yuǎn)離壁面的區(qū)域使用k-epslion模型，進(jìn)而發(fā)展出k-omegaSST模型，使得k-omegaSST相對(duì)于k-omega來講更適應(yīng)于自由來流[16]。

（FGM）2D插件 https://www.yqgqt.org.cn/post/1874171CAD 二維梯度Voronoi插件 https://www.yqgqt.org.cn/post/1877378CAD Delaunay3D插件 https://www.yqgqt.org.cn/post/1877364CAD

更重要的是，微宏結(jié)合的滲流研究計(jì)算（簡稱“微宏滲流”）能夠?yàn)槊恳凰查g同時(shí)提供宏觀綜合數(shù)據(jù)及多孔介質(zhì)內(nèi)任何空間點(diǎn)的微觀細(xì)節(jié)，這將大大促進(jìn)滲流理論和計(jì)算方法的發(fā)展并提高生產(chǎn)應(yīng)用效果。近年來，主要由于微觀滲流數(shù)值模擬計(jì)算方法的進(jìn)展，微宏滲流研究已經(jīng)能夠模擬計(jì)算諸如小巖心規(guī)模的油水兩相滲流及啟動(dòng)壓力梯度與孔隙內(nèi)壁邊界層關(guān)系等各類問題。 3）滲流的精細(xì)研究。

所得梯度rGO@DPCs在整個(gè)x波段對(duì)頂面入射電磁波的EMI SE值最高為61 dB，平均屏蔽效率超過54 dB(圖10d)。對(duì)梯度rGO@DPCs屏蔽機(jī)理的進(jìn)一步研究揭示了反射仍然是EMI屏蔽的主要機(jī)制，在頂表面入射的電磁波更容易被吸收(圖10e)。此外，X波段的平均絕對(duì)屏蔽效率達(dá)到530 dB cm2/g。

圖中為某歧管多孔介質(zhì)模型仿真案例，AICFD可準(zhǔn)確模型歧管壓力梯度和速度分布。圖6 多孔介質(zhì)仿真案例 四、噪聲模型新增 在本次版本中，針對(duì)氣動(dòng)噪聲增加了遠(yuǎn)場噪聲模型。圖中展示了氣動(dòng)仿真經(jīng)典案例DrivAer汽車Fastback車型的遠(yuǎn)場噪聲模擬結(jié)果。

此外，應(yīng)用最廣的可能是由 Hermann 提出的 P-a 模型，該模型中，為了區(qū)分由孔洞塌陷引起的體積變化和由基體材料的體積變化引起的體積變化，引進(jìn)了孔隙度 a，它的定義為多孔材料的比容和基體材料的比容的比值;尸為壓力，它是比容、比內(nèi)能和孔隙度的函數(shù)。該模型描述了多孔材料的動(dòng)力壓縮特性，因此很多研究者用此作為沉積物的模型。

</span></p><p><span style="color: rgb(255, 129, 36);">在多組分凝固問題中，溶質(zhì)在液-固界面附近不斷被排斥，導(dǎo)致溶液中溶質(zhì)富集，在固液界面附近產(chǎn)生濃度梯度，從而產(chǎn)生密度梯度。

? 域類型：支持流體域、多孔介質(zhì)。 ? 邊界條件：Walls, pressure inlets, velocity inlets, mass flow inlets, mass flow outlets, pressure outlets, pressure farfield, symmetric, periodic。

</p><p>模擬模型取局部對(duì)稱結(jié)構(gòu)：</p><p>幾何簡化：</p><ul><li>反應(yīng)器與煙道：建立包括進(jìn)口煙道、催化劑層（可簡化為多孔介質(zhì)區(qū)域）、出口煙道的完整模型。簡化不必要的細(xì)小結(jié)構(gòu)。</li><li>催化劑層：通常建模為多孔介質(zhì)，需要輸入其壓降特性（粘性阻力系數(shù)和慣性阻力系數(shù)）。</li><li>吹灰器：精確建模吹灰噴嘴的幾何形狀（如拉瓦爾噴嘴、直管等）、尺寸和方位。