ANSYS Fluent 多孔介质 |
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一、运用场景: 多孔介质用于模拟几何复杂、尺度跨越大、具有细密孔隙等不便网格划分进行求解的物理模型,比如土壤的渗透、钢渣的换热等情况。 ![]() 二、基本特点: 1. 不考虑模型的局部细节特征,采用阻力系数来模拟速度-压降的关系; 2. 引入孔隙率(Fluid Porosity) 模拟真实的速度影响,孔隙率=流体流通体积/多孔区域体积 3. ANSYS Fluent默认采用表观速度进行多孔区域计算,可采用物理速度进行计算。 ![]() 4. 各向异性损失:定义不同方向的阻力损失,采用达西定律计算: ![]() 粘性阻力系数:1/Kperm, Kperm为渗透系数; 惯性阻力系数:Kloss。 5. 粘性阻力系数与惯性阻力系数的获取:通过实验获得速度-压降梯度的二次关系曲线: ![]() ![]() 式中,Δn表示多孔介质沿速度方向的尺寸; ![]() 三、多孔介质换热模型 多孔介质的换热理论由两种构成:Equilibrium or Non-Equilibrium 模型; 1. Equilibrium 模型: 假设固体与流体处于热平衡状态,多孔区域内,流体的温度与固体的温度基本一致。 ![]() ![]() ![]() 式中, hi为不同组分的显热,Ji为不同组分的质量分数。 2. Non-Equilibrium 模型: 假设固体与流体间的热平衡并不适合所有模拟,由于不太的几何长度尺寸和固体与流体 的物理特性,导致相间的局部温度差异。 ![]() 式中, Interfacial Area Density, Afs:流固交界面的面积与多孔区域体积的比值,称为面密度; Heat Transfer Coefficient, hfs:流固换热系数 ![]() ![]() 四、模型设置
![]() 1. 设置多孔介质方向,Direction-1 Vector, Direction-2 Vector, 由此推断出第三个方向; 2. 设置三个方向的粘性阻力系数与惯性阻力系数; 3. 如下图设置孔隙率,并选择传热模型(开启能量模型时) ![]() 4. 选择合适的传热模型:Equilibrium or Non-Equilibrium 模型; ![]() ![]() 五、计算结果对比: 1. Equilibrium 模型: ![]() ![]() 2. Non-Equilibrium 模型: ![]() ![]() 本期分享的内容到此结束,具体操作请看视频内容,麻烦各位多多支持,一键三连哦! |
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