多孔介质边界条件

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1、7.19多孔介质边界条件多孔介质模型适用的范围非常广泛，包括填充床，过滤纸，多孔板，流量分配器,还有管群，管束系统。当使用这个模型的时候，多孔介质将运用于网格区域，流场中的压降将由输入的条件有关，见Section7.192同样也可以计算热传导,基于介质和流场热量守恒的假设，见Section7.19.3.通过一个薄膜后的已知速度/压力降低特性可以简化为一维多孔介质模型，简称为“多孔跳跃”。多孔跳跃模型被运用于一个面区域而不是网格区域，而且也可以代替完全多孔介质模型在任何可能的时候，因为它更加稳定而且能够很好地

2、收敛。见Section7.22.7.194多孔介质模型的限制和假设多孔介质模型就是在定义为多孔介质的区域结合了一个根据经验假设为主的流动阻力。本质上，多孔介质模型仅仅是在动量方程上叠加了一个动量源项。这种情况下，以下模型方面的假设和限制就可以很容易得到：・因为没有表示多孔介质区域的实际存在的体，所以Rucni默认是计算基于连续性方程的虚假速度。做为一个做精确的选项，你可以适用fluent中的真是速度，见scction7.19.7o・多孔介质对湍流流场的影响，是近似的，见7.19.4。・当在移动坐标系中使用多

3、孔介质模型的时候，fluent既有相对坐标系也可以使用绝对坐标系，当激活相对速度阻力方程。这将得到更精确的源项。相关信息见section}19.5和7.19.6。C・当需要定义比热容'的时候，’必须是常数。7.19.2多孔介质模型动量方程多孔介质模型的动量方程是在标准动量方程的后面加上动量方程源项。源项包含两个部分：粘性损失项（达西公式项，方程7.19-1右边第一项）,和惯性损失项（方程7.19-1右边第二项）Si=-（左DijUVj+Z4，阿叼）（7.19-1）I矶式中，si是i（X,V,2）动量方程的源

4、项，是速度大小，D和C是矩阵。动量源项对多孔介质区域的压力梯度有影响，生成一个与速度大小（速度平方）成正比的压降。对于各向同性多孔介质简单情况下：Si=-（^叫+°2；p矶4）（7.19-2）02式中a是渗透性系数，是惯性阻力系数，也就是将D,c矩阵简化为对角矩阵,1/QG1对角上的系数分别为和，其它元素都是（）.同样Hucnt也可以将源项设定为速度的帚函数型：(7.19-3)CoCi式中and是用户自定义的经验系数。.nG）11在幕函数型模型中，压降是均匀的，的单位是国际单位制。多孔介质中的达西定律通过多

5、孔介质的层流，典型的压降是与速度大学成正比，常数C2可以认为是0。忽略对流加速度和扩散，多孔介质的动量方程源项就可以化简为达西定律：(7.19-4)▽p=——V坐标轴三个不同方向的压降Rucnt计算如下:(7.19-5)1/%出yAn式中是方程7.19-1中矩阵。的顶,是A,,andZ方向速度，y,andZ方向的多孔介质厚度.△nx△n灯△na这里，多孔介质的厚度（，,or）是模型中的实际厚度.如果模型中的厚度不是实际厚度，就需要对输入参数1"进行调整。多孔介质材料惯性损失在高速流动时，方程7.19-1中常

6、数C2是对多孔介质中关于惯性损失的修正。这个常数被认为是流动方向单位长度的损失系数，压降定义为动水头的函数。如果模拟多孔板或者管束系统，有时候可以忽略渗透项，只使用惯性损失项，就得到如下的多孔介质压降方程：▽p=—g4C叫网)。・回6)如下X,y,Z方向的压力损失项：yX7.19.3多孔介质能量方程7.19.3多孔介质能量方程々31(7.19-7)，=1△九喜Again,thethicknessofthemedium(△ny,or)isthethicknessyouhavedefinedinyourmode

7、l.△n1△ng；An2,,or)同前。7.19.3多孔介质能量方程Fkicni•在多孔介质区域求解能量输运方程，并且修改了传导通量和瞬态顶。在多孔介质区域，传导通量使用一个有效的传导率，瞬态项包含了多孔介质中的固体区域的热惯性。rCw身+。-»阈）+9（丽西+同）=V«%VT-（E左4）+（7-v）+9（7.19-8）式中Ef=流体总能量Es=固体区域总能量、二多孔介质孔隙率如狂=多孔介质的有效热传导率Sf=流体始源项多孔介质的有效热传导率多孔介质的有效热传导率蜩是根据区域中流体热传导和固体热传导根据体积

8、平均得到：履旺=jkf+（1—7）褊。/9-9）式中、二多孔介质的孔隙率kf-htf,）流体项热传导率（包含湍流影响）kg=固体区域热传导率流体，固体区域热传导都可以通过udf自定义。非各向同性热传导同样也可以通过udf进行定义。在这种情况下，流体各向同性的影响7的加到固体各向异性矩阵的对角元素上。7.19.4多孔介质模型中的湍流模型默认情况下，flucni会求解标准守恒湍流方程。这时，固体区域对湍流的生成和耗散