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從大規模的地質區域到納米尺度的結構，多孔材料的流動發生在所有長度尺度上。雖然達西定律已經涵蓋了許多應用，但是在工業應用中，速度場和壓力梯度之間的關系不再是線性的，達西定律不能提供準確的結果。在這篇文章中，我們將更深入的研究多孔介質中可能出現的不同流動狀態，以及如何描述它們。在微觀尺度上模擬多孔介質中的流動為了更深入地理解流經多孔材料中的流動特征，有必要仔細研究它的微觀結構。

本文我們從微觀和宏觀層面研究了多孔介質中的流動，并表明了：在各自的適用領域，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化模型就是使用 Forchheimer 方程模擬的一個工業應用例子。在討論了通過多孔介質的流動之后，接下來的文章我們將討論多孔介質中的傳熱，敬請期待！

當環境空氣流經多孔介質時，會攜帶水分。在這個過程中，溫度和水分相互影響：水汽的飽和度取決于溫度條件，而蒸發和凝結導致的潛熱效應會改變溫度。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。

微觀多孔介質流體微觀多孔介質廣泛存在于巖石、土層等流體介質之中，這使得流體穿過存在復雜性，滲流的微觀結構決定其宏觀現象，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的模型重構。

wx_fmt=jpeg" width="100%"> </p><p><br></p><p>不知道大家會不會覺得很奇怪，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通過多孔介質的方式來間接模擬固體和液體的區別。

通過將表達式（1）與Simcenter STAR-CCM+中多孔介質中的壓降（2）聯立求解，我們可以導出模擬中使用的多孔系數的值；為了簡單起見，我們可以將多孔粘性系數Pv設置為零，并僅使用多孔慣性系數Pi來對閥門行為進行建模。

wx_fmt=jpeg" width="531" style=""></p><p><br></p><p>Fluent自帶多孔介質模型，對于多孔介質的模擬，不考慮流體在多孔介質內部的流動，只考慮多孔介質對于流動阻力及能量方程產生的影響。

多孔介質中的自然對流和傳熱研究在地熱系統、隔熱材料、食品加工以及化學反應器設計等領域具有重要意義。本文介紹了一種基于COMSOL Multiphysics軟件建立多孔介質幾何模型并模擬其內部自然對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。

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。

<p><strong>1.概念介紹</strong></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">許多工業應用，如過濾器、催化劑床和填料，都涉及到模擬通過多孔介質的流動。本案例為氣體通過催化轉換器的流動。催化轉換器通常用于凈化汽油和柴油發動機的所產生的廢氣，將有害環境的廢氣轉化為可接受的物質。

對于針對滑坡問題中流-固耦合計算他有專門的計算接口“多孔彈性”接口，該接口主要對達西定律與固體力學進行了耦合。多孔塌陷模型主要描述了多孔介質中流體與基體變形之間的相互作用，基體中流體的變化將產生流體壓力或同等水頭。因此在模擬水對巖土體作用時，其所采用的本構方程具有極大的優勢。西南某滑坡處于淺層變質巖區域，該區域年降雨充沛，基巖裂隙十分發育。因此，地下水較為發育，滑坡區內可見多出下降泉。

模型設置左右兩側的水頭差，最終壓力及流速模擬結果如下。

ZHOU等[11]利用多孔介質模型模擬了換熱器的阻力特性。Du等[12]利用多孔介質模型簡化了具有交錯齒的板翅式換熱器內部流道。第三種方法是換熱器的多尺度等效，同時具有微觀翅片參數和宏觀性能參數[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模型提高了模擬的準確性。

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。

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。