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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)。

一、概 要1）案例描述本案例針對(duì)某種多孔介質(zhì)歧管，采用多孔介質(zhì)模型、對(duì)流換熱壁面和湍流模型對(duì)歧管進(jìn)行流動(dòng)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(wǎng)格采用非結(jié)構(gòu)四面體為主的網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)67萬。

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！

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。

<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)。

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。

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。

wx_fmt=jpeg" width="100%"> </p><p><br></p><p>不知道大家會(huì)不會(huì)覺得很奇怪，Fluent模擬融化和凝固，那必然涉及到相變，既然有相變，那就應(yīng)該存在多相流（固和液），但是我們卻沒有打開多相流模型？？那如何模擬融化過程？？</p><p><br></p><p><br></p><p>Fluent通過多孔介質(zhì)的方式來間接模擬固體和液體的區(qū)別。

各個(gè)通道的流動(dòng)比較平均，對(duì)于單個(gè)通道而言，除去進(jìn)口分流頭和出口集流頭部分，中間的翅片區(qū)域主要沿長度方向流動(dòng)，且流量比較均勻，進(jìn)口分流頭存在渦流組織。關(guān)鍵詞：油冷器；CFD；壓降性能；多孔介質(zhì) 油冷器主要用于車輛、工程機(jī)械、船舶等發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油或燃油的冷卻。產(chǎn)品的熱側(cè)是潤滑油或燃油，冷側(cè)是冷卻水或空氣。

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。

采用CAD圖像導(dǎo)入插件，將生成的多孔介質(zhì)模型導(dǎo)入到AutoCAD內(nèi)，并保存為.dxf文件。 在COMSOL內(nèi)選擇流體流動(dòng)-兩相流-相場-層流，并添加包含相初始化的瞬態(tài)研究。