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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(zhǎng)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(chǎng)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)。

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(qǐng)期待！

當(dāng)環(huán)境空氣流經(jīng)多孔介質(zhì)時(shí)，會(huì)攜帶水分。在這個(gè)過程中，溫度和水分相互影響：水汽的飽和度取決于溫度條件，而蒸發(fā)和凝結(jié)導(dǎo)致的潛熱效應(yīng)會(huì)改變溫度。上一篇文章中，我們討論了空氣中的熱濕傳遞。接下來，我們討論需要考慮的孔隙中的熱濕傳遞過程，以及如何用 COMSOL Multiphysics? 軟件模擬多孔介質(zhì)中的熱濕傳遞。

<p>本案例建立了一Mushroom二維模型，基于COMSOL軟件的多個(gè)物理場(chǎng)模塊：動(dòng)網(wǎng)格，湍流流動(dòng)，流體傳熱，水蒸氣和液態(tài)水兩個(gè)稀物質(zhì)傳遞，固體力學(xué)接口，模擬了Mushroom多孔介質(zhì)的流動(dòng)干燥、水分蒸發(fā)和收縮變形過程。

通過將表達(dá)式（1）與Simcenter STAR-CCM+中多孔介質(zhì)中的壓降（2）聯(lián)立求解，我們可以導(dǎo)出模擬中使用的多孔系數(shù)的值；為了簡(jiǎn)單起見，我們可以將多孔粘性系數(shù)Pv設(shè)置為零，并僅使用多孔慣性系數(shù)Pi來對(duì)閥門行為進(jìn)行建模。

ZHOU等[11]利用多孔介質(zhì)模型模擬了換熱器的阻力特性。Du等[12]利用多孔介質(zhì)模型簡(jiǎn)化了具有交錯(cuò)齒的板翅式換熱器內(nèi)部流道。第三種方法是換熱器的多尺度等效，同時(shí)具有微觀翅片參數(shù)和宏觀性能參數(shù)[13]。蘇峰華等[14]通過微尺度單元模擬分析和全尺寸模型分析了整體傳熱性能。HUANG等[15]通過使用多尺度多孔介質(zhì)模型提高了模擬的準(zhǔn)確性。

接下來你可以做試驗(yàn)，或者做一小段結(jié)構(gòu)的三維CFD模擬，得到一些流速與壓降數(shù)據(jù)。基于這些數(shù)據(jù)做二次曲線擬合，就得到了二次函數(shù)的系數(shù)。天洑智能熱流體仿真軟件AICFD支持多孔介質(zhì)模型。在設(shè)置時(shí)，將二次函數(shù)一次項(xiàng)和二次項(xiàng)系數(shù)，分別以粘性阻力和慣性阻力系數(shù)輸入，即可用規(guī)則的多孔介質(zhì)域模擬復(fù)雜結(jié)構(gòu)的流動(dòng)及換熱。多孔介質(zhì)無(wú)法模擬流動(dòng)細(xì)節(jié)，但能相當(dāng)準(zhǔn)確地模擬整體流動(dòng)特征。

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(jiǎn)稱REV）方法，這就涉及到微觀介質(zhì)的模型重構(gòu)。

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。

多孔介質(zhì)中的自然對(duì)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(duì)流與傳熱過程的方法。

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。

座椅也可以定義為多孔材料。如果在同一模擬解決方案中需要不同的聲場(chǎng)，例如機(jī)艙空氣和多孔座椅，則需要將它們與Simcenter 3D中的“聲學(xué)連續(xù)性”（Acoustic Continuity）模擬對(duì)象連接。 包括吸收域和多孔域，可以用可滲透的輻射表面聲載荷來解決HVAC艙室噪聲。動(dòng)畫顯示感興趣頻率之一的傳播中的效果艙。

假定流體是不可壓縮的，作定常流動(dòng)，整個(gè)模擬過程為等溫過程,催化劑層采用多孔介質(zhì)模型。 監(jiān)測(cè)面考核指標(biāo) inlet為速度進(jìn)口（velocity-inlet）； outlet為壓力出口（pressure-outlet）； 催化劑層為多孔介質(zhì)。

<p><strong>1.概念介紹</strong></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">許多工業(yè)應(yīng)用，如過濾器、催化劑床和填料，都涉及到模擬通過多孔介質(zhì)的流動(dòng)。本案例為氣體通過催化轉(zhuǎn)換器的流動(dòng)。催化轉(zhuǎn)換器通常用于凈化汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的所產(chǎn)生的廢氣，將有害環(huán)境的廢氣轉(zhuǎn)化為可接受的物質(zhì)。

模型設(shè)置左右兩側(cè)的水頭差，最終壓力及流速模擬結(jié)果如下。

項(xiàng)目介紹對(duì)于本田 CR-V SUV 模型的設(shè)計(jì)，本田希望獲得詳細(xì)汽車幾何形狀的全耦合熱 3D-CFD RANS 模擬。模擬的主要目的是清楚了解汽車引擎蓋下的所有熱學(xué)方面。需要考慮所有相關(guān)的熱源：發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣系統(tǒng)、散熱器、冷凝器和風(fēng)扇。他們需要一種能夠處理大規(guī)模耦合仿真的求解器，同時(shí)在一個(gè)仿真中考慮外部流動(dòng)、旋轉(zhuǎn)組件、多孔介質(zhì)、共軛傳熱、熱交換器建模和輻射。

多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬涉及對(duì)多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜的熱量傳遞過程進(jìn)行建模和分析，這類模擬對(duì)于優(yōu)化材料設(shè)計(jì)、提高能源效率以及解決環(huán)境問題等方面具有重要意義。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立全連通多孔結(jié)構(gòu)幾何模型，并將孔隙及基體劃分兩相材料，進(jìn)行多孔結(jié)構(gòu)的傳熱仿真模擬。