多孔介质边界条件(精)
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通过多孔介质的层流,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:
式中
是中矩阵
的项,
是, , and方向速度,
,
, a
是, , and方向的多孔介质厚度.
这里,多孔介质的厚度( , , o
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
定义流过多孔介质的流体
选择fluid panel的下拉菜单material name中选择流过多孔介质的流体。如果想检查或者修改所选材料的属性,点击edit…;这个面板只有选择了的材料属
性,而不像materials
面板里面的所有材料属性。
如果模拟的是组分扩散方程或者多相流模型,material name菜单将不会
就像7.1节描述的那样,多孔介质区域就像一个特殊的流体区域。点击fluid panel的porous zone选项就将这部分流体区域设定为了多孔介质区域。这时界面就被展开如图7.19.1。
定义多孔介质的孔隙速度方程
在多孔介质模型进行模拟的时候,求解面板有多孔介质速度方程区域,可以选择指导fluent使用虚假速度或者物理速度来进行求解。默认状态速度是虚假速度。详细情况见section7.19.7.
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收敛。见Section 7.22.
7.19.1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:
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Section 7.19.2.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Section 7.19.3.
∙因为没有表示多孔介质区域的实际存在的体,所以fluent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section7.19.7。
∙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。
可以在Boundary Conditions panel(as described in Section 7.1.4的Fluid panel (Figure 7.19.1设定多孔介质的所有参数,.
Figure 7.19.1: The Fluid Panel for a Porous Zone
定义多孔介质区域
出现在fluid面板里。在组分扩散方程计算中,多孔介质区域和流体区域
的混合材料就是定义在species model面板里面的材料。多相流模型中,
材料因相的不同而不同,详细建section23.10.3.
激活多孔介质的化学反应
如果相模拟组分扩散的化学反应,可以通过激活fluid面板里面的reaction选项来激活在多孔介质中的化学反应。
孔隙率的影响是自动加入的,默认状况时孔隙率是设定为1.
7.19.6多孔介质模型的用户输入
当使用多孔介质模型的时候,需要另外输入的问题部分如下。选项如下:
1.定义多孔介质区域。
2.定义多孔介质速度方程(可选。
3.选择流过多孔介质区域的流体材料。
4.激活多孔介质区域的化学反应,如果有合适的反应机理,选择化学反应机理。
9. (optional设定固体多孔介质部分体积热生成率,或者其它源项如动量,质量。
10. (optional.设定流体区域的固定值。
11.如果合适,抑制多孔介质区域湍流度。
12.如果有必要,设定旋转轴,或者区域运动等。
设定阻力系数或者渗透系数方法如下。如果选择幂函数近似来定义多孔介质动量源项,你需要输入C0,C1两个系数而不是阻力系数与流动方向。
相关信息见section7.19.5和7.19.6。
∙当需要定义比热容的时必
右边第一项,和惯性损失项(方程7.19-1右边第二项
(7.19-1
式中,si是i(x,y,z动量方程的源项,是速
(7.19-2式中是渗透性系数,是惯
和,其
(7.19-3
式中and是用
在幂函数型模型中,压降是均匀的,的单
多孔介质中的达西定律
5.默认这个选项是激活的,而且可以考虑移动的多孔介质。见section
7.19.6。
6.设定粘性阻力系数( in, or in
Equation 7.19-2和惯性阻力系数( in, or in
,还有定义他们应用的方向矢量.或者定义幂函数模型的系数.
7.设定多孔介质区域的孔隙率。
8.为多孔介质选择材料,这种情况只可能发生在热传导模型中。而且材料比热容只能设定为常数。
体区域的热惯性。
(7.19-8
式中
=
=
=多孔介质孔隙率
=
=
多孔介质的有效热传导率是根
=多孔介质的孔隙率
=
流
=
加到
是
。
7.19.5多孔介质模型的非定常项
非定常多孔介质计算,多孔介质对时间微分项的影响包含了所有的标量输运方程
和连续性方程。当考虑孔隙率影响的时候,时间微分方程项变成,式是标量( , , etc. and是孔隙率.
得到如下的多孔介质压降方程:
(7.19-6
如下x,y,z
方向的压力损失项:
(7.19-7
Again, the thickness of the medium ( , , o
, , o同前。
7.19.3多孔介质能量方程
Fluent在多孔介质区域求解能量输运Leabharlann Baidu程,并且修改了传导通量和瞬态项。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
式中
是中矩阵
的项,
是, , and方向速度,
,
, a
是, , and方向的多孔介质厚度.
这里,多孔介质的厚度( , , o
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
定义流过多孔介质的流体
选择fluid panel的下拉菜单material name中选择流过多孔介质的流体。如果想检查或者修改所选材料的属性,点击edit…;这个面板只有选择了的材料属
性,而不像materials
面板里面的所有材料属性。
如果模拟的是组分扩散方程或者多相流模型,material name菜单将不会
就像7.1节描述的那样,多孔介质区域就像一个特殊的流体区域。点击fluid panel的porous zone选项就将这部分流体区域设定为了多孔介质区域。这时界面就被展开如图7.19.1。
定义多孔介质的孔隙速度方程
在多孔介质模型进行模拟的时候,求解面板有多孔介质速度方程区域,可以选择指导fluent使用虚假速度或者物理速度来进行求解。默认状态速度是虚假速度。详细情况见section7.19.7.
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收敛。见Section 7.22.
7.19.1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:
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Section 7.19.2.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Section 7.19.3.
∙因为没有表示多孔介质区域的实际存在的体,所以fluent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section7.19.7。
∙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。
可以在Boundary Conditions panel(as described in Section 7.1.4的Fluid panel (Figure 7.19.1设定多孔介质的所有参数,.
Figure 7.19.1: The Fluid Panel for a Porous Zone
定义多孔介质区域
出现在fluid面板里。在组分扩散方程计算中,多孔介质区域和流体区域
的混合材料就是定义在species model面板里面的材料。多相流模型中,
材料因相的不同而不同,详细建section23.10.3.
激活多孔介质的化学反应
如果相模拟组分扩散的化学反应,可以通过激活fluid面板里面的reaction选项来激活在多孔介质中的化学反应。
孔隙率的影响是自动加入的,默认状况时孔隙率是设定为1.
7.19.6多孔介质模型的用户输入
当使用多孔介质模型的时候,需要另外输入的问题部分如下。选项如下:
1.定义多孔介质区域。
2.定义多孔介质速度方程(可选。
3.选择流过多孔介质区域的流体材料。
4.激活多孔介质区域的化学反应,如果有合适的反应机理,选择化学反应机理。
9. (optional设定固体多孔介质部分体积热生成率,或者其它源项如动量,质量。
10. (optional.设定流体区域的固定值。
11.如果合适,抑制多孔介质区域湍流度。
12.如果有必要,设定旋转轴,或者区域运动等。
设定阻力系数或者渗透系数方法如下。如果选择幂函数近似来定义多孔介质动量源项,你需要输入C0,C1两个系数而不是阻力系数与流动方向。
相关信息见section7.19.5和7.19.6。
∙当需要定义比热容的时必
右边第一项,和惯性损失项(方程7.19-1右边第二项
(7.19-1
式中,si是i(x,y,z动量方程的源项,是速
(7.19-2式中是渗透性系数,是惯
和,其
(7.19-3
式中and是用
在幂函数型模型中,压降是均匀的,的单
多孔介质中的达西定律
5.默认这个选项是激活的,而且可以考虑移动的多孔介质。见section
7.19.6。
6.设定粘性阻力系数( in, or in
Equation 7.19-2和惯性阻力系数( in, or in
,还有定义他们应用的方向矢量.或者定义幂函数模型的系数.
7.设定多孔介质区域的孔隙率。
8.为多孔介质选择材料,这种情况只可能发生在热传导模型中。而且材料比热容只能设定为常数。
体区域的热惯性。
(7.19-8
式中
=
=
=多孔介质孔隙率
=
=
多孔介质的有效热传导率是根
=多孔介质的孔隙率
=
流
=
加到
是
。
7.19.5多孔介质模型的非定常项
非定常多孔介质计算,多孔介质对时间微分项的影响包含了所有的标量输运方程
和连续性方程。当考虑孔隙率影响的时候,时间微分方程项变成,式是标量( , , etc. and是孔隙率.
得到如下的多孔介质压降方程:
(7.19-6
如下x,y,z
方向的压力损失项:
(7.19-7
Again, the thickness of the medium ( , , o
, , o同前。
7.19.3多孔介质能量方程
Fluent在多孔介质区域求解能量输运Leabharlann Baidu程,并且修改了传导通量和瞬态项。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