fluent多孔介質(zhì)數(shù)值模擬設(shè)置

1、FLUENTFLUENT多孔介質(zhì)數(shù)值模擬設(shè)置多孔介質(zhì)數(shù)值模擬設(shè)置多孔介質(zhì)條件多孔介質(zhì)條件多孔介質(zhì)模型可以應(yīng)用于很多問(wèn)題，如通過(guò)充滿介質(zhì)的流動(dòng)、通過(guò)過(guò)濾紙、穿孔圓盤、流量分配器以及管道堆的流動(dòng)。當(dāng)你使用這一模型時(shí)，你就定義了一個(gè)具有多孔介質(zhì)的單元區(qū)域，而且流動(dòng)的壓力損失由多孔介質(zhì)的動(dòng)量方程中所輸入的內(nèi)容來(lái)決定。通過(guò)介質(zhì)的熱傳導(dǎo)問(wèn)題也可以得到描述，它服從介質(zhì)和流體流動(dòng)之間的熱平衡假設(shè)，具體內(nèi)容可以參考多孔介質(zhì)中能量方程的處理一節(jié)。多孔介質(zhì)的

2、一維化簡(jiǎn)模型，被稱為多孔跳躍，可用于模擬具有已知速度壓降特征的薄膜。多孔跳躍模型應(yīng)用于表面區(qū)域而不是單元區(qū)域，并且在盡可能的情況下被使用（而不是完全的多孔介質(zhì)模型），這是因?yàn)樗哂懈玫聂敯粜裕⒕哂懈玫氖諗啃?。詳?xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱多孔跳躍邊界條件。多孔介質(zhì)模型的限制如下面各節(jié)所述，多孔介質(zhì)模型結(jié)合模型區(qū)域所具有的阻力的經(jīng)驗(yàn)公式被定義為“多孔”。事實(shí)上多孔介質(zhì)不過(guò)是在動(dòng)量方程中具有了附加的動(dòng)量損失而已。因此，下面模型的限制就可以很容易的理解

3、了。?流體通過(guò)介質(zhì)時(shí)不會(huì)加速，因?yàn)槭聦?shí)上出現(xiàn)的體積的阻塞并沒(méi)有在模型中出現(xiàn)。這對(duì)于過(guò)渡流是有很大的影響的，因?yàn)樗馕吨鳩LUENT不會(huì)正確的描述通過(guò)介質(zhì)的過(guò)渡時(shí)間。?多孔介質(zhì)對(duì)于湍流的影響只是近似的。詳細(xì)內(nèi)容可以參閱湍流多孔介質(zhì)的處理一節(jié)。多孔介質(zhì)的動(dòng)量方程多孔介質(zhì)的動(dòng)量方程具有附加的動(dòng)量源項(xiàng)。源項(xiàng)由兩部分組成，一部分是粘性損失項(xiàng)(Darcy)，另一個(gè)是內(nèi)部損失項(xiàng)：其中S_i是i向(xyz)動(dòng)量源項(xiàng)，D和C是規(guī)定的矩陣。在多孔介質(zhì)單元中

4、，動(dòng)量損失對(duì)于壓力梯度有貢獻(xiàn)，壓降和流體速度（或速度方陣）成比例。對(duì)于簡(jiǎn)單的均勻多孔介質(zhì)：其中a是滲透性，C_2時(shí)內(nèi)部阻力因子，簡(jiǎn)單的指定D和C分別為對(duì)角陣1a和C_2其它項(xiàng)為零。FLUENT還允許模擬的源項(xiàng)為速度的冪率：其中C_0和C_1為自定義經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。注意：在冪律模型中，壓降是各向同性的，C_0的單位為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位。多孔介質(zhì)的Darcy定律在多孔介質(zhì)中，默認(rèn)的情況下FLUENT會(huì)解湍流量的標(biāo)準(zhǔn)守恒防城。因此，在這種默認(rèn)的方法中，介

5、質(zhì)中的湍流被這樣處理：固體介質(zhì)對(duì)湍流的生成和耗散速度沒(méi)有影響。如果介質(zhì)的滲透性足夠大，而且介質(zhì)的幾何尺度和湍流渦的尺度沒(méi)有相互作用，這樣的假設(shè)是合情合理的。但是在其它的一些例子中，你會(huì)壓制了介質(zhì)中湍流的影響。如果你使用ke模型或者SpalartAllmaras模型，你如果設(shè)定湍流對(duì)粘性的貢獻(xiàn)m_t為零，你可能會(huì)壓制了湍流對(duì)介質(zhì)的影響。當(dāng)你選擇這一選項(xiàng)時(shí)，F(xiàn)LUENT會(huì)將入口湍流的性質(zhì)傳輸?shù)浇橘|(zhì)中，但是它對(duì)流動(dòng)混合和動(dòng)量的影響被忽略了。除

6、此之外，在介質(zhì)中湍流的生成也被設(shè)定為零。要實(shí)現(xiàn)這一解策略，請(qǐng)?jiān)诹黧w面板中打開(kāi)層流選項(xiàng)。激活這個(gè)選項(xiàng)就意味著多孔介質(zhì)中的m_t為零，湍流的生成也為零。如果去掉該選項(xiàng)（默認(rèn)）則意味著多孔介質(zhì)中的湍流會(huì)像大體積流體流動(dòng)一樣被計(jì)算。。概述模擬多孔介質(zhì)流動(dòng)時(shí)，對(duì)于問(wèn)題設(shè)定需要的附加輸入如下：1.定義多孔區(qū)域2.確定流過(guò)多孔區(qū)域的流體材料3.設(shè)定粘性系數(shù)（多孔介質(zhì)動(dòng)量方程3中的1a_ij）以及內(nèi)部阻力系數(shù)（多孔介質(zhì)動(dòng)量方程3中的C_2_ij），并定

7、義應(yīng)用它們的方向矢量。冪率模型的系數(shù)也可以選擇指定。4.定義多孔介質(zhì)包含的材料屬性和多孔性5.設(shè)定多孔區(qū)域的固體部分的體積熱生成速度（或任何其它源項(xiàng)，如質(zhì)量、動(dòng)量）（此項(xiàng)可選）。6.如果合適的話，限制多孔區(qū)域的湍流粘性。7.如果相關(guān)的話，指定旋轉(zhuǎn)軸和或區(qū)域運(yùn)動(dòng)。在定義粘性和內(nèi)部阻力系數(shù)中描述了決定阻力系數(shù)和或滲透性的方法。如果你使用多孔動(dòng)量源項(xiàng)的冪律近似，你需要輸入多孔介質(zhì)動(dòng)量方程5中的C_0和C_1來(lái)取代阻力系數(shù)和流動(dòng)方向。在流體面板

8、中（下圖）你需要設(shè)定多孔介質(zhì)的所有參數(shù)，該面板是從邊界條件菜單中打開(kāi)的（詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱邊界條件的設(shè)定一節(jié)）Figure1:多孔區(qū)域的流體面板定義多孔區(qū)域正如定義邊界條件概述中所提到的，多孔區(qū)域是作為特定類型的流體區(qū)域來(lái)模擬的。亞表明流體區(qū)域是多孔區(qū)域，請(qǐng)?jiān)诹黧w面板中激活多孔區(qū)域選項(xiàng)。面板會(huì)自動(dòng)擴(kuò)展到多孔介質(zhì)輸入狀態(tài)。定義穿越多孔介質(zhì)的流體在材料名字下拉菜單中選擇適當(dāng)?shù)牧黧w就可以定義通過(guò)多孔介質(zhì)的流體了。如果你模擬組分輸運(yùn)或者多相流，流體