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《fluent多孔介質(zhì)數(shù)值模擬設(shè)置》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、FLUENT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)模型可以應(yīng)用于很多問題，如通過充滿介質(zhì)的流動、通過過濾紙、穿孔圓盤、流量分配器以及管道堆的流動。當(dāng)你使用這一模型時，你就定義了一個具有多孔介質(zhì)的單元區(qū)域，而且流動的壓力損失由多孔介質(zhì)的動量方程中所輸入的內(nèi)容來決定。通過介質(zhì)的熱傳導(dǎo)問題也可以得到描述，它服從介質(zhì)和流體流動之間的熱平衡假設(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)的一維化簡模型，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），這是因為它
2、具有更好的魯棒性，并具有更好的收斂性。詳細(xì)內(nèi)容請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)驗公式被定義為“多孔”。事實上多孔介質(zhì)不過是在動量方程中具有了附加的動量損失而已。因此，下面模型的限制就可以很容易的理解了。l?流體通過介質(zhì)時不會加速，因為事實上出現(xiàn)的體積的阻塞并沒有在模型中出現(xiàn)。這對于過渡流是有很大的影響的，因為它意味著FLUENT不會正確的描述通過介質(zhì)的過渡時間。l?多孔介質(zhì)對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)的動量方程?多孔介質(zhì)的動量方程具有附加的動量源項。源項由
3、兩部分組成，一部分是粘性損失項(Darcy)，另一個是內(nèi)部損失項：其中S_i是i向(x,y,orz)動量源項，D和C是規(guī)定的矩陣。在多孔介質(zhì)單元中，動量損失對于壓力梯度有貢獻(xiàn)，壓降和流體速度（或速度方陣）成比例。對于簡單的均勻多孔介質(zhì)：其中a是滲透性，C_2時內(nèi)部阻力因子，簡單的指定D和C分別為對角陣1/a和C_2其它項為零。FLUENT還允許模擬的源項為速度的冪率：其中C_0和C_1為自定義經(jīng)驗系數(shù)。注意：在冪律模型中，壓降是各向同性的，C_0的單位為國際標(biāo)準(zhǔn)單位。??多孔介質(zhì)的Darcy定律?通過多孔介質(zhì)的層流流動中，壓降和速度成比例，常數(shù)C_2可以考慮為零。忽略對流
4、加速以及擴散，多孔介質(zhì)模型簡化為Darcy定律：在多孔介質(zhì)區(qū)域三個坐標(biāo)方向的壓降為：其中為多孔介質(zhì)動量方程1中矩陣D的元素vj為三個方向上的分速度，Dn_x、Dn_y、以及Dn_z為三個方向上的介質(zhì)厚度。在這里介質(zhì)厚度其實就是模型區(qū)域內(nèi)的多孔區(qū)域的厚度。因此如果模型的厚度和實際厚度不同，你必須調(diào)節(jié)1/a_ij的輸入。.?多孔介質(zhì)的內(nèi)部損失在高速流動中，多孔介質(zhì)動量方程1中的常數(shù)C_2提供了多孔介質(zhì)內(nèi)部損失的矯正。這一常數(shù)可以看成沿著流動方向每一單位長度的損失系數(shù)，因此允許壓降指定為動壓頭的函數(shù)。?如果你模擬的是穿孔板或者管道堆，有時你可以消除滲透項而只是用內(nèi)部損失項，從而
5、得到下面的多孔介質(zhì)簡化方程：寫成坐標(biāo)形式為：?多孔介質(zhì)中能量方程的處理?對于多孔介質(zhì)流動，F(xiàn)LUENT仍然解標(biāo)準(zhǔn)能量輸運方程，只是修改了傳導(dǎo)流量和過度項。在多孔介質(zhì)中，傳導(dǎo)流量使用有效傳導(dǎo)系數(shù)，過渡項包括了介質(zhì)固體區(qū)域的熱慣量：其中：h_f=流體的焓h_s=固體介質(zhì)的焓f=介質(zhì)的多孔性k_eff=介質(zhì)的有效熱傳導(dǎo)系數(shù)S^h_f=流體焓的源項S^h_s=固體焓的源項?多孔介質(zhì)的有效傳導(dǎo)率?多孔區(qū)域的有效熱傳導(dǎo)率k_eff是由流體的熱傳導(dǎo)率和固體的熱傳導(dǎo)率的體積平均值計算得到：其中：f=介質(zhì)的多孔性k_f=流體狀態(tài)熱傳導(dǎo)率（包括湍流的貢獻(xiàn)k_t）k_s=固體介質(zhì)熱傳導(dǎo)率如果得
6、不到簡單的體積平均，可能是因為介質(zhì)幾何外形的影響。有效傳導(dǎo)率可以用自定義函數(shù)來計算。然而，在所有的算例中，有效傳導(dǎo)率被看成介質(zhì)的各向同性性質(zhì)。?多孔介質(zhì)中的湍流處理?在多孔介質(zhì)中，默認(rèn)的情況下FLUENT會解湍流量的標(biāo)準(zhǔn)守恒防城。因此，在這種默認(rèn)的方法中，介質(zhì)中的湍流被這樣處理：固體介質(zhì)對湍流的生成和耗散速度沒有影響。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，你會壓制了介質(zhì)中湍流的影響。如果你使用k-e模型或者Spalart-Allmaras模型，你如果設(shè)定湍流對粘性的貢獻(xiàn)m_t為零，你可能會壓制
7、了湍流對介質(zhì)的影響。當(dāng)你選擇這一選項時，F(xiàn)LUENT會將入口湍流的性質(zhì)傳輸?shù)浇橘|(zhì)中，但是它對流動混合和動量的影響被忽略了。除此之外，在介質(zhì)中湍流的生成也被設(shè)定為零。要實現(xiàn)這一解策略，請在流體面板中打開層流選項。激活這個選項就意味著多孔介質(zhì)中的m_t為零，湍流的生成也為零。如果去掉該選項（默認(rèn)）則意味著多孔介質(zhì)中的湍流會像大體積流體流動一樣被計算。。?概述?模擬多孔介質(zhì)流動時，對于問題設(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
