多孔介质球体颗粒模型传热传质数值模拟及分析_刘宇卿
多孔介质模型在板翅式换热器数值模拟中的应用
摘
要 ： 利 用 ＦＵ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ软件 中的多孔介 质模 型 ， 对板翅式燃气热水器换热器芯体 内流体 的流动与传热进行 三维数值模
拟 。计算分析 了不 同操作参数条件下 ， 热器 芯体 的流场分布特点 ， 换 计算结 果与热水 器样机测试 实验结果 吻合 ， 明该 表
Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｏ ｓ Ｍ ｅ ｉ ｎ ｓ ｒｂ ｔ ｄ Ｒｅ ｉｔ ｎ ｅ Ｍ ｏ ｅ ｎ Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｐ ｉ ｔ ｆＰ ｒ ｕ ｄ ａ ａ ｄ Ｄｉ ｉ ｕ ｅ ｓ ａ ｃ ｄ ｌｉ ｍ ｒｃ ｌ ｃ ｏ ｔ ｓ Ｓ ｍ ｕ ａ ｏ ｆ Ｐ ａ ｅ ｆｎ Ｈｅ ｔＥｘ ｈ ｎ ｅ ｉ ｌｔ ｎ ｏ ｌｔ－ ａ ｃ ａ ｇ ｓ ｉ ｉ
ｅ ｐ ｒ ｎ ｓｏ ｅ ｗ ｔｒｈ ａｅ ，ｄ ｍｏ ｓｒ ｔ ｇ ｔ ｅ ｆａ ｉ ｉ ｔ ｅ ｐ ｒｕ ｄ ａ ａ ｄ ｄ ｓｒ ｕ ｅ ｓｓａ ｃ ｄ １ ｘ ｉ ｅ ｍｅ ｔ ｆ ｔ ａ ｅ ｅ ｔｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｅ ｂｌ ｙ ｏ ｔ ｏ ｏ ｓｍｅ ｉ ｎ ｉｔｉ ｔｄ ｒ ｉｔｎ ｅ ｍｏ ｅ ． ｈ ａｎ ｈ ｓ ｉ ｆ ｈ ｂ ｅ
５０根换热 管 和 ｌ 阻碍 片 的换 热 器 中 的流 动 ， ０ ０个
板翅式换热器芯体结构复杂 ， 存在隔板 、 翅片 等大量的固体构件 。在进行计算机模 拟的时候 ， 将流体 、 固体划人同一个控制体 ， 通过对守恒方程
及 差分 方法 的修 改来表 现 固体 的影 响 。基于 多孔
模型 的应用是切实可行 的。 关键词 ： 板 翅式 ； 芯体 ； Ｌ 质 ； 多孑 介 数值模拟
中图分类 号 ： Ｔ １ ５ Ｑ０ ． ５ 文献标 识码 ： Ａ ｄｉ１．９ ９ ｊｉ ｎ １０ ０ ２ ．０ ２０ ． １ ｏ：０ ３ ６／．ｓ ．０５— ３ ９ ２ １ ．４ ０ ５ ｓ
2010 年中国工程热物理学会传热传质学术会议暨国家自然科学基金传热传质领域项目进展交流会议
9:15-10:00
过增元 院士 (清华大学)
报告题目：热学的另一半？ 10:00-10:45 Prof. Kenichiro Takeishi (Osaka University, Japan)
报告题目：Progress and contribution of heat transfer for the development of ultra high temperature industrial gas turbines 10:45-11:00 休息
地点；陈瑞球楼 117 会议室
陈 粤，刘俊威，莫冬传，吕树 申 王 宏，余勇胜，朱 恂，孙少 鹏，廖 强，杨宝海，丁玉栋 夏 莉，张 鹏，王如竹 王永红，陶乐仁，王金锋，郑志 皋，黄理浩，张玲玲，韩 磊 祝银海，姜培学，孙纪国，熊宴 斌 蔡 军， 徐根花， 淮秀兰， 王 立 马学虎，于春健，兰 忠，王冬 慧 兰 忠，徐 威，马学虎，彭本 利，王四芳，张崇峰 黄 志，王琳玮，刘 抗，胡雪 蛟 宋伟明，孟继安，李志信 王杏涛，张靖周，谭晓茗
多孔介质内复合对流传热传质的数值分析
[
]
2
U
1 2 T T （R +V = · R R Z R Re·Pr 2 C C U +V = · Z R Re·Sc
[
[
2 T T 1 ） + 2 + M（ R － ） R 2 Z 2 1 C C （R ） + 2 R C R Z
]
]
式中为考察非均匀分布的内热源对流体影响引入内热源分 表征内热源强度沿径向变化的梯度大小，M 越大， 内 布系数 M， 热源加热强度沿套管中心向内外边壁处增长越快 。参数 N 是物 ［6 ］ 表示物质扩散浮力与热 质与热两种格拉肖夫数 Gr c 与 Gr t 之比， 。 N ＞ 0 N ＜0 时 浮生力的相对大小， 即二浮力之比 时二浮力同向， 二浮力反向。 本文研究的无因次化边界条件为： T R = 1， U = 0， V = 0， C = 1， = 1 R T R = 2， U = 0， V = 0， C = 0， = 0 R Z = 0， U = 1， V = 0， C = 1， T =1 U V C T Z = Z out ， = 0， = 0， = 0， =0 Z out Z out Z out Z out
图 3 中可以看到， 当 N ＞ 1 时速度 V 为正， 其值随 N 的增加 而增大， 说明传热和传质的复合浮力向上， 内壁面流体沿壁面向 上流动， 但在外壁面处由于内热源的分布梯度减小， 对流体的推
42
广
州
化
工
2012 年 2 月
2． 2
温度和浓度分布
图 5 和图 6 分别是 M = 0． 8 和 3 时的等温线和等浓度线， 显 示了内热源强度在径向分布强弱对温度和浓度边界层厚度及形 状的影响。当 M = 0． 8 时等温线和等浓度线均偏离纯热量（ 纯质 量） 扩散条件下的等间距水平线， 这是由于在径向上内热源强度 的差别对浓度和热量传递产生的热浮力造成的 。当 M 增大到 3 时内热源的影响更加显著， 由图中可以看出等温线和等浓度线 分布更加密集， 表明传热和传质过程更加明显 。
多孔介质内的相变传热传质过程研究的开题报告
多孔介质内的相变传热传质过程研究的开题报告【摘要】相变传热传质过程在工业生产和科学研究中具有广泛的应用，如能源转化、化工工艺、材料加工等领域。
而多孔介质作为一种典型的复杂介质，在这些领域中也有着重要的地位。
本文将探讨多孔介质内的相变传热传质过程，并制定相应的研究计划。
【关键词】相变传热传质，多孔介质，研究计划【正文】一、研究背景相变传热传质是指物质在相变过程中产生的传热传质现象。
相变过程一般分为凝固和融化两种情况，而这种过程通常会begindle 标为潜热。
多孔介质是指具有大量孔隙和微观孔洞的材料，如蒸汽发生器、泡沫材料、纤维材料等。
多孔介质的特殊结构使其具有良好的传热传质性能，在相变传热传质过程中也会发挥重要作用。
二、研究意义多孔介质内相变传热传质过程的研究对于工业生产和科学研究均具有重要意义。
在能源转化领域，如燃料电池、热泵等设备中，多孔质材料的相变传热传质性能直接影响了设备的运行效率和能源利用率。
在化工工艺和材料加工领域中，多孔质材料的相变传热传质性能受到直接制约，因此对其进行详细的研究有助于优化生产流程和提高产品质量。
此外，多孔介质内相变传热传质过程也有利于理解液体和气体的流动运动以及热交换机制，对于深入探讨物理学和化学学等领域有着重要意义。
三、研究计划（一）理论研究1. 分析多孔介质内相变传热传质的物理机制，阐述其基本原理和特点；2. 建立多孔介质中相变传热传质的数学模型，并进行验证和改进；3. 基于模型计算多孔介质内相变传热传质过程的传热传质效率和物质转移效果。
（二）实验研究1. 设计并制备多种不同孔隙率、孔隙大小和孔隙分布的多孔材料样品；2. 将多孔材料样品放置于相变介质中进行实验研究，记录其体视干湿度、温度、压力等变化规律；3. 通过实验，验证理论模型的可靠性并分析多孔介质结构对相变传热传质过程的影响。
（三）应用研究1. 评价多孔介质内相变传热传质过程对热泵、燃料电池等设备的效率影响；2. 探究多孔材料的制备方法和结构参数对相变传热传质性能的影响；3. 提出针对多孔介质内相变传热传质过程的优化措施，并进行实验验证。
多孔介质反应器的数值模拟
多孔介质反应器的数值模拟
方志林;韩辉;万新军
【期刊名称】《井冈山大学学报》
【年(卷),期】2014(035)001
【摘要】利用专业的多物理场耦合软件（COSMOL Multiphysics）对多孔介质反应器模型内的不可压缩流场进行了仿真模拟，计算过程中采用软件中的自由和多孔介质流动和稀物质的传递内置模块，得到了多孔介质反应器内中各组分的浓度场﹑速度场及压力场分布。
该模型验证了自由和多孔介质流体在固定床反应器中的耦合。
利用后处理软件对计算结果进行分析，为其后期的工业开发提供了理论依据。
【总页数】4页(P29-32)
【作者】方志林;韩辉;万新军
【作者单位】巢湖学院化学化工与生命科学学院，安徽巢湖;238000
【正文语种】中文
【中图分类】TQ051.7
【相关文献】
1.煤层气在多孔介质填充管线反应器中的水合实验研究
2.基于多孔介质模型的SCR 烟气脱硝反应器流场的数值模拟
3.基于多孔介质加氢裂化反应器多相流数值
模拟4.多孔介质反应器的数值模拟5.内置多孔介质卷式反应器内甲烷富燃制氢的
数值模拟
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多孔介质相变传热与流动及其若干应用研究
多孔介质相变传热与流动及其若干应用研究一、本文概述本文旨在全面深入地研究多孔介质中的相变传热与流动现象，并探讨其在多个应用领域中的实际价值。
多孔介质广泛存在于自然界和工程实践中，如土壤、岩石、生物组织以及许多工业材料。
在这些介质中，相变传热与流动过程对于理解许多自然现象以及优化工程设计具有重要意义。
本文将围绕多孔介质中的相变传热机制、流动特性以及若干应用案例展开详细的论述。
本文将系统地梳理多孔介质相变传热与流动的基本理论，包括多孔介质的基本性质、相变传热的基本原理以及流动的基本规律。
在此基础上，我们将建立相应的数学模型和数值方法，以定量描述多孔介质中的相变传热与流动过程。
本文将深入探讨多孔介质相变传热与流动的关键问题，如相界面演化、热质传递、流体流动以及多孔结构对传热流动的影响等。
我们将通过理论分析、数值模拟和实验研究等多种手段，揭示多孔介质相变传热与流动的内在规律和影响因素。
本文将关注多孔介质相变传热与流动在若干领域的应用研究，如能源工程、环境工程、生物医学工程等。
我们将结合具体案例，分析多孔介质相变传热与流动在这些领域的应用现状和发展趋势，为相关领域的工程实践提供理论支持和指导。
通过本文的研究，我们期望能够加深对多孔介质相变传热与流动现象的理解，推动相关领域的理论发展和技术进步，并为实际工程应用提供有益的参考。
二、多孔介质相变传热与流动的基本理论多孔介质，作为一种由固体骨架和分散在其间的孔隙或空隙组成的复杂结构，广泛存在于自然界和工程应用中。
多孔介质中的相变传热与流动现象，涉及到热质传递、流体动力学、热力学和相变动力学等多个领域，是热科学和流体力学研究的热点和难点。
在多孔介质中，相变传热主要指的是在固-液、液-气或固-气等相变过程中，热量通过多孔介质骨架和孔隙中的流体进行传递。
由于多孔介质的复杂结构，相变传热过程不仅受到热传导、热对流和热辐射的影响，还受到孔隙结构、流体流动、相变材料性质以及外部条件（如温度、压力等）的制约。
多孔介质燃烧_换热器内燃烧和传热的数值模拟
第 25卷第 6期 2010年 11月热能动力工程J OURNAL OF ENG I N EER ING FOR THERMA L ENERGY AND POW ER Vo. l 25, No . 6N ov . , 2010收稿日期 :2009-09-23; 修订日期 :2010-02-25基金项目 :辽宁省教育厅科学研究计划基金资助项目 (2008491; 辽宁省博士启动基金资助项目 (20081073; 国家自然科学基金资助项目(50476073(, , .文章编号 :1001-2060(2010 06-0648-05多孔介质燃烧 -换热器内燃烧和传热的数值模拟徐有宁 1, 史俊瑞 1, 解茂昭 2, 薛治家1(1. 沈阳工程学院沈阳市循环流化床燃烧技术重点试验室 , 辽宁沈阳 110136;2. 大连理工大学能源与动力学院 , 辽宁大连 116024摘要 :通过建立二维数值模型研究了多孔介质燃烧 -换热器内的燃烧和传热。
研究系统配置对燃烧 -换热器热效率和压力降的影响。
结果表明 , 换热管的纵向距离对燃烧器内温度分布、传热速率和压力损失有显著的影响。
减小换热管纵向距离 , 热效率和压力损失增大 , 而换热管的水平距离对热效率和压力损失的影响很小。
另外 , 增大小球直径导致热效率增大和压力损失的急剧减小。
数值模型的有效性通过实验进行验证。
关键词 :多孔介质 ; 燃烧换热器 ; 二维单温模型 ; 传热 ;压力损失 ; 温度中图分类号 :TK411. 1 文献标识码 :A引言将多孔介质燃烧器和换热器集成于一体的多孔介质燃烧 -换热器 , 具有功率调节范围大、结构紧凑、热效率高和污染物排放低等优点[1~3]。
Tri m i s和 Durst 设计的多孔介质燃烧 -换热器 [1], 比同功率常规换热器体积缩小了 20倍 , 负荷调节为 1 20, 在过量空气系数为 1. 1~1. 8时 , 烟气排放中 CO 体积分数小于 10-5, NO x 体积分数为 (2~20 10-6。
基于多孔介质模型的钾热管数值模拟研究
基于多孔介质模型的钾热管数值模拟研究韩冶，周问，柴宝华（中国原子能科学研究院，北京 102413）（联系电话：************，E-mail：****************）摘要文章对钾热管稳态传热工况进行了数值模拟研究。
建立了包含热管管壁、吸液芯和气腔的数学模型。
其中对吸液芯液体流动区域建立了多孔介质模型，该模型考虑了液体流动对热管传热性能的影响。
利用PHOENICS3.6作为求解器对数学模型进行数值计算，得到了管壁温度分布，液体和气体的温度、压力和速度分布。
分析模拟结果得到了钾热管内部各相工质传热传质机理。
模拟结果与试验数据符合较好。
关键词 钾热管，数值模拟，多孔介质，PHOENICS，气液界面1前言钾热管是液态金属高温热管的一种，工作温度为400℃至800℃。
钾热管在高温下具有饱和蒸气压低，气化潜热高，导热性好，寿命长等优点。
因此钾热管在航天、国防等领域有着重要应用。
钾热管内部工作过程较为复杂，包括管壁导热，吸液芯液体流动传热，气液界面工质相变与传热，气腔内蒸气流动。
全面了解热管内部传热传质机理，能够为热管试验和热管结构优化设计提供更多的理论支持。
为此中国原子能科学研究院对钾热管进行深入的试验研究和理论研究。
在理论研究中，作者对钾热管吸液芯液体流动区域采用了多孔介质模型。
由于多孔介质模型考虑了液体的流动特性，该模型可得到其他模型无法得到的吸液芯内液体流速及压力的分布情况。
本文将利用PHOENICS3.6作为求解器对钾热管进行稳态传热工况的模拟计算。
将得到钾热管内部各相工质流动与传热相关数据。
通过对模拟结果分析，可以较全面揭示钾热管内部传热传质机理。
2钾热管数值模拟2.1物理模型及基本假设钾热管结构组成包括：气腔、吸液芯、管壁和两端端盖。
建立如图1所示的钾热管物理模型。
本课题研究的钾热管结构参数如表1所示。
图1 钾热管物理模型结合钾热管实际工作状态及物理特征，对钾热管物理模型做如下假设：热管蒸发段外壁面为均匀热流加热；冷凝段外壁面由均匀冷流体带走热量；热管工作处于稳态；绝热段外壁面及热管两端为绝热；忽略端盖厚度；蒸气流动处于亚声速；吸液芯中液体、气腔内蒸气流动为层流。
多孔介质流动与传热特性的数值模拟与优化
多孔介质流动与传热特性的数值模拟与优化多孔介质是一种具有复杂结构和多尺度特性的材料，广泛应用于工程领域中的流体力学与传热过程。
对多孔介质的流动与传热特性进行准确的数值模拟和优化，对于提高工程设备的效率和性能具有重要意义。
一、多孔介质流动与传热的数值模拟方法多孔介质的数值模拟方法主要包括连续介质模型和离散介质模型。
连续介质模型基于宏观平均方程，将多孔介质看作均匀、各向同性的连续介质，通过求解宏观平均方程，得到多孔介质的宏观流动和传热特性。
离散介质模型则采用微观尺度的方法，将多孔介质看作由许多微观单元组成的离散介质，通过求解微观单元的运动方程，得到多孔介质的微观流动和传热特性。
1.1 连续介质模型连续介质模型是最常用的多孔介质数值模拟方法之一。
在连续介质模型中，多孔介质的宏观流动和传热特性通过求解质量守恒、动量守恒和能量守恒方程得到。
对于流体流动，常用的连续介质模型包括达西-布里兹模型和林布尔格-奥斯特罗姆模型等。
对于传热过程，连续介质模型可以采用经验规则，如埃尔福特数、修正努塞尔数等，进行数值模拟。
1.2 离散介质模型离散介质模型是一种基于微观尺度的多孔介质数值模拟方法。
在离散介质模型中，多孔介质的微观流动和传热特性通过求解微观单元的运动方程得到。
常用的离散介质模型包括网格模型、直接模拟孔隙度、分子动力学模型等。
离散介质模型通常具有更高的计算精度和更丰富的物理细节，但计算复杂度也更高。
二、多孔介质流动与传热特性的数值模拟优化方法多孔介质的数值模拟优化方法主要包括网格优化和参数优化两个方面。
网格优化通过调整计算网格的精细程度和结构，提高数值模拟的计算精度和效率。
参数优化通过调整模型中的各种参数，提高数值模拟的准确性和可靠性。
2.1 网格优化网格优化是提高多孔介质数值模拟精度和效率的重要手段。
传统的网格优化方法包括均匀网格划分、自适应网格划分和多重网格方法等。
近年来，基于人工智能和机器学习的网格优化方法也得到了广泛应用。
多孔介质中超临界流体流动与传热数值模拟共16页文档
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
多孔介质内流体传质过程的模拟与优化
多孔介质内流体传质过程的模拟与优化引言多孔介质是指由颗粒、纤维或孔隙构成的具有连续分布孔隙结构的物质。
在自然和工程领域中，多孔介质在很多领域都起着重要作用，如土壤中的水分运移、岩石中的石油储藏和传输、过滤材料中的颗粒捕捉等。
而在多孔介质内部，流体的传质过程又是一个关键的研究领域。
通过对多孔介质内流体传质过程的模拟与优化，可以帮助我们更好地理解和掌握多孔介质的传质规律，进而指导工程实践和优化设计。
传质过程的数学模型多孔介质内流体传质过程可以用一组偏微分方程来描述。
其中最常用的模型是输运方程，也称为Fick定律或Darcy定律。
该方程描述了物质在多孔介质内的扩散和对流过程。
具体表达式如下：$$ \\frac{{\\partial C}}{{\\partial t}} = D \ abla^2 C - \ abla \\cdot (u C) $$其中，C为物质的浓度，D为扩散系数，u为流体的速度。
这个方程由两部分组成，第一部分描述了扩散传质过程，第二部分描述了对流传质过程。
通过数值模拟来解决这个方程，可以得到多孔介质内流体传质过程的时间和空间分布规律。
数值模拟方法为了模拟多孔介质内流体传质过程，可以采用多种数值模拟方法，如有限差分法、有限元法和格子Boltzmann法等。
这些方法本质上是离散化连续问题，通过将空间和时间离散为一系列节点和时间步长，然后求解离散化的方程组来求得流体传质过程的数值解。
有限差分法有限差分法是最常用的数值模拟方法之一。
它通过将空间和时间离散化，将连续的偏微分方程转化为离散的差分方程来求解。
具体来说，空间离散化时将多孔介质划分为一系列小网格，时间离散化时将传质过程划分为一系列小时间步长。
然后，根据有限差分近似的表达式，将偏微分方程转化为一组代数方程，通过求解这组方程得到多孔介质内流体传质过程的数值解。
有限元法有限元法是另一种常用的数值模拟方法。
它以有限维空间为基础，通过选取适当的试探函数和权函数来近似描述多孔介质内流体传质过程。
多孔介质传热数值模型
多孔介质传热数值模型引言：多孔介质是指由固体颗粒或纤维构成的空隙结构，其具有复杂的内部几何形状和连通性。
在工程领域中，多孔介质传热数值模型是一种重要的研究方法，用于预测和优化多孔介质的传热性能。
本文将探讨多孔介质传热数值模型的原理、应用和进展。
一、多孔介质传热数值模型的原理多孔介质传热数值模型基于传热的基本原理，通过建立数学方程组描述多孔介质内部的热传导、对流和辐射传热过程。
其中，热传导是指热量通过多孔介质颗粒之间的颗粒间接触传递；对流是指热量通过多孔介质内部的流体流动传递；辐射是指热量通过多孔介质内部的辐射传递。
二、多孔介质传热数值模型的应用多孔介质传热数值模型在许多工程领域中具有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 地下储气库的热传导分析地下储气库是一种重要的能源储存设施，其热传导性能对储气库的运行和安全具有重要影响。
通过建立多孔介质传热数值模型，可以预测地下储气库的温度分布和热损失，并优化储气库的设计和运行参数。
2. 能源地下储存系统的热传导分析能源地下储存系统是一种重要的能源转换和储存技术，其热传导性能对系统的效率和可靠性具有重要影响。
通过建立多孔介质传热数值模型，可以预测能源地下储存系统的温度分布和热损失，并优化系统的设计和运行参数。
3. 多孔介质燃料电池的热传导分析多孔介质燃料电池是一种高效、清洁的能源转换设备，其热传导性能对电池的效率和寿命具有重要影响。
通过建立多孔介质传热数值模型，可以预测多孔介质燃料电池的温度分布和热损失，并优化电池的设计和运行参数。
4. 建筑墙体的热传导分析建筑墙体是保护室内环境的重要组成部分，其热传导性能对建筑的节能和舒适性具有重要影响。
通过建立多孔介质传热数值模型，可以预测建筑墙体的温度分布和热损失，并优化墙体的设计和材料选择。
三、多孔介质传热数值模型的进展多孔介质传热数值模型的研究已经取得了许多进展，主要体现在以下几个方面：1. 模型精度的提高随着计算机技术和数值方法的发展，多孔介质传热数值模型的精度不断提高。
煤粉颗粒团燃烧过程的数值模拟
煤粉颗粒团燃烧过程的数值模拟
刘向军;林超
【期刊名称】《矿冶》
【年(卷),期】2010(019)003
【摘要】煤粉的燃烧在工程实际中很多情况下都是聚团燃烧,颗粒内部传热传质机理复杂.本文根据多孔介质的传热传质学理论,引入对流项,建立了气流场中煤粉团燃烧的三维数学模型,并对不同孔隙率的煤粉团的燃烧过程进行了对比计算,计算结果合理,揭示了孔隙率对煤粉团着火燃烧的影响,为深入研究煤粉团燃烧特性打下基础.【总页数】5页(P45-48,65)
【作者】刘向军;林超
【作者单位】北京科技大学热能系,北京,100083;北京科技大学热能系,北
京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TK16
【相关文献】
1.四角切圆锅炉炉内煤粉燃烧过程数值模拟 [J], 闫顺林;韩韦;王皓轩;张永昇;刘洋
2.煤粉颗粒群着火和燃烧过程的数值模拟 [J], 赵云华;何玉荣;陆慧林;刘文铁;沈志恒;叶校圳
3.双切圆锅炉炉内煤粉燃烧过程的数值模拟 [J], 王自强;周俊杰;付少闯;鲁亚龙;耿豪伟
4.多燃烧器煤粉燃试验炉燃烧过程数值模拟 [J], 何燕萍
5.单颗粒煤粉燃烧过程数值模拟及实验研究 [J], 戴雯;周骛;彭梁;蔡小舒
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基于CFD的多孔介质流动与传热模拟研究
基于CFD的多孔介质流动与传热模拟研究多孔介质流动与传热是工程领域中一个重要的研究课题。
随着计算流体力学（CFD）的发展，基于CFD的多孔介质流动与传热模拟成为一种被广泛使用的方法。
本文将对基于CFD的多孔介质流动与传热模拟研究进行探讨，并介绍其在不同领域的应用。
首先，让我们先了解一下多孔介质的特性和流动与传热机制。
多孔介质是由固体颗粒组成的，其中存在一定的孔隙率。
多孔介质中流体的流动行为受到复杂的物理和数学模型的影响，例如渗流和对流传热等。
在进行多孔介质流动与传热模拟研究时，CFD方法能够模拟和预测复杂的流体流动和传热过程。
通过建立流体流动和传热的基本方程，结合合适的边界条件和物理模型，可以使用CFD软件进行模拟分析。
多孔介质流动与传热模拟研究的应用领域非常广泛。
其中包括地下水资源开发与管理、油田开发与石油工程、环境工程、建筑工程、能源利用优化等。
下面我们将重点介绍其中几个典型的应用领域。
首先是地下水资源开发与管理。
随着城市化进程的不断发展，地下水资源的合理开发和管理显得尤为重要。
基于CFD的多孔介质流动与传热模拟研究可以帮助我们了解地下水的流动规律，预测地下水位变化，评估地下水资源的可持续性利用等。
这对于地下水资源的科学管理和合理利用是非常有帮助的。
其次是油田开发与石油工程。
在油田开发和石油工程中，多孔介质中的流动与传热是一个重要的问题。
通过基于CFD的多孔介质流动与传热模拟研究，我们可以了解油田储层中的流体流动规律、油气的迁移与聚集机理等。
这对于油田开发的工艺优化、增油效果的提升等方面都具有重要意义。
另外一个应用领域是环境工程。
环境污染问题是当前社会面临的严重挑战之一。
基于CFD的多孔介质流动与传热模拟研究可以帮助我们了解污染物在多孔介质中的传输和迁移规律，为环境污染治理提供重要的科学依据。
此外，基于CFD的多孔介质流动与传热模拟研究还在建筑工程、能源利用优化等领域发挥着重要作用。
在建筑工程中，了解室内空气的流动和热传输对于设计和改善建筑的舒适性非常重要。
土壤多孔介质热质传递过程数值模拟
毕业设计题目：土壤多孔介质热质传递过程数值模拟学生：学号：院（系）：机电工程学院专业：指导教师：20 年 5 月 31 日陕西科技大学毕业论文任务书机电工程学院专业 1 班级学生：毕业设计（论文）题目:土壤多孔介质热质传递过程数值模拟完成期限：从年月日起到年月日课题的意义及培养目标：土壤是人类最基本的生产资料和生存环境之一，也是一种典型的多孔介质。
自然界土壤中物质和能量的迁移传递现象十分普遍，土壤中任一点的热量传递和物质(湿分)运移相互关联、相互作用，从而形成一个以土壤水运动为基础的复杂的热质传递系统。
该课题拟建立起能有效模拟土壤多孔介质内水、热、溶质传递运移的数学模型；对土壤多孔介质在各种大气环境、不同土壤物理结构条件下的热质传递过程进行数值模拟与分析，使学生掌握科学研究的基本程序，训练学生对所学知识综合应用和独立思考、分析、解决实际问题的能力，培养学生勇于创新的思想意识。
掌握撰写科技论文的格式与方法。
论文所需收集的原始数据与资料：1：查找土壤多孔介质的物理结构参数，通过一些资料，统计土壤多孔介质热质传递过程中不同时刻试样内部的含水量。
2：收集土壤多孔介质内部热质传递过程的资料初步掌握一些传热传质机理。
查阅在风吹日晒雨淋条件下土壤多孔介质热质传递相关资料，并做初分析；3：搜集ANSYS的相关资料及计算机仿真模拟的相关知识。
课题的主要任务（需附有技术指标要求）：分析土壤多孔介质热质传递过程中的水分迁移机理；确定土壤多孔介质相关的物理参数；采用计算机软件ANSYS进行模拟，包括：1）建立起能有效模拟土壤多孔介质内水、热、溶质传递运移的数学模型；2）对土壤多孔介质在各种大气环境、不同土壤物理结构条件下的热质传递过程进行数值模拟与分析；3）对模拟结果进行分析与讨论最后得出结论。
设计进度安排及完成的相关任务（以教学周为单位）：周次论文任务及要求第 1~2 周搜集与课题相关的资料第 3~4 周分析土壤多孔介质热质传递过程中的水分迁移机理第 5~6 周确定土壤多孔介质相关的物理参数第 7~9 周对土壤中的温度场、湿度场建模第 10~11周不同土壤物理结构条件下的热质传递过程模拟第 12~14周模拟结果分析，编写论文第 15 周复习梳理知识，准备答辩工作。
非均匀温度场下多孔介质传热数值模拟分析
非均匀温度场下多孔介质传热数值模拟分析在非均匀温度场下，多孔介质的传热特性成为了研究的重点。
通过数值模拟的方法，我们可以更好地理解多孔介质传热的机理，并为相关工程应用提供指导。
本文将通过分析非均匀温度场下的多孔介质传热数值模拟研究，来探讨其中的关键问题和应用前景。
首先，我们需要明确多孔介质传热现象的特点。
多孔介质是由固体颗粒和孔隙组成的材料，这些孔隙可以是连通的，也可以是孤立的。
在非均匀温度场下，传热现象往往会受到温度梯度的影响，导致热流的不均匀分布。
此外，多孔介质的传导、对流和辐射传热机制也需要同时考虑。
接下来，我们可以通过数值模拟的方法来研究非均匀温度场下的多孔介质传热问题。
数值模拟的基本思路是将传热问题转化为数学方程，然后通过计算机求解这些方程。
常用的数值模拟方法有有限元方法、有限体积法和边界元法等。
这些方法可以对多孔介质的不同尺度、不同物理过程进行模拟和分析，从而提供了详细的传热特性和温度场分布信息。
在进行数值模拟之前，我们需要先建立多孔介质的模型。
模型建立的关键是选择合适的几何形状和边界条件。
常见的多孔介质几何形状有平板、圆柱和球等。
边界条件可以是固定温度、热流量或热通量等。
根据不同的研究目的和实际情况，选择合适的模型和边界条件对于准确模拟多孔介质传热至关重要。
模型建立完成后，我们可以通过数值方法求解传热方程，得到多孔介质的温度场分布和热流分布。
在非均匀温度场下，热流的分布往往会导致温度场的不均匀变化。
通过数值模拟，我们可以分析不同的参数对传热特性的影响，如孔隙率、多孔介质的导热系数、温度梯度等。
数值模拟不仅可以提供多孔介质传热特性的定量分析，还可以为相关工程应用提供指导。
例如，在地热能开发中，多孔介质传热数值模拟可以帮助我们了解地下热储层的温度分布和热流分布，从而指导热储层的设计和开发。
在建筑节能领域，多孔介质传热数值模拟可以帮助我们分析建筑材料的传热特性，优化建筑结构和绝热层的设计。
多孔介质热电材料传热过程数值模拟
杭州电子科技大学硕士学位论文多孔介质热电材料传热过程数值模拟姓名：李博申请学位级别：硕士专业：应用数学指导教师：徐江荣20091201摘 要基于热电效应和多孔介质的特性，研制成的多孔介质热电材料温差发电器件，可以安装在汽车排气管内部，通过对流传热将汽车高温尾气的一部分能量转化为电能。
多孔介质温差发电器件具有无运动部件、无噪声、容易微型化、易于控制等优点，由于多孔介质的特性以及排气管设计等原因，可以在排气管内建立起比较大的温度梯度，提高温差发电器的发电功率。
为了更好了解温度梯度的分布、发电功率的大小，可以更好利用尾气的热能，需要对排气管的流场和温度场进行数值模拟。
本文首先建立四个不同的汽车排气管物理模型。
然后针对不同的排气管建立不同的三维单温度数学模型，区分为无旋和有旋数学模型。
利用数值热传学原理，采用SIMPLE算法，对排气管的流场进行数值模拟，在有旋模型中使用带旋流修正的数学模型。
接下来对流场、温度场的模拟结果进行比较分析，并发现带旋流修正的数学模型，其出口温度更加趋近于真实情况。
最后由温度梯度的特点，确定多孔介质热电材料安插方式，计算排气管内多孔介质热电材料的发电功率，并对不同区域内发电功率进行比较, 发现带旋流修正的数学模型在发电功率上更加科学合理。
借助仿真程序可以对不同工况下或者安装不同参数的多孔介质温差发电器的情形进行模拟，可对排气管内传热情况进行分析，其结论对多孔介质温差发电器件的研发与安装具有借鉴意义。
关键词：多孔介质，温度梯度，数值模拟，温差发电ABSTRACTA new system for converting heat which came from car exhausts into electric power was proposed on basis of convection heat transfer in a thermoelectric porous medium. The elements are thermoelectric effect and character of porous medium. The thermoelectric generator by the steep temperature gradient in porous-medium exhaust pipe has several advantages: there are no moving parts and there is no noise, it can be made into micro size and it can be control easily. In exhaust pipe, a trapezoidal temperature distribution was established along y axis because of porous element and the exhaust pipe. The thermoelectric generator increased power generation as a result of this temperature gradient. In order to better research the distribution of the temperature gradient and the power generation, the flow field and temperature field in the exhaust pipe must be numerical simulated carefully.Above all, four different physical models of a car exhaust pipe were established. Second, two different three-dimensional mathematical models of a single temperature were established for two different exhaust pipes. One mathematical model is non-rotational flow model, the other one is rotational flow model. The gas flow filed of exhaust pipe has been simulated numerically with SIMPLE method. A mathematical model Updating by rotational flow used in rotational flow model. Afterwards, the velocities and temperature are compared. It is found that temperature on outlet is closer to the real situation by mathematical model updating by rotational flow. Finally, the placement of thermoelectric materials in porous medium was determined by the character of the temperature gradient. The power generation was computed. Different power generation in different area compared with each other. It is found that power generating is more appropriate by mathematical model updating by rotational flow.By the simulating method, we can simulate the heat transfer by different intake flows and the different thermoelectric generator by porous medium with different parameters. The simulate results are very helpful for optimizing the thermoelectric generator.Key words：Porous medium, temperature gradient, numerical simulation, thermoelectric generation主要符号表ρ密度t时间x方向坐标y方向坐标z方向坐标u x方向速度分量v y方向速度分量w z方向速度分量p压强μ流体的动力粘度tμ流体的有效黏度λ流体第二分子黏度υ流体运动粘度η孔隙率gk气体热导率sk多孔介质热导率effk气固有效热导率α渗透性2C内部阻力因子pd粒径h比焓T温度kS流体的内热源Φ粘性耗散R摩尔气体常数Pr普朗特数MD扩散系数tΓ湍流扩散系数k湍流脉动动能ε湍流耗散率uS x方向广义源项vS y方向广义源项wS z方向广义源项Re雷诺数We电功率rnq辐射通量eleη热能转换效率tη总的转换效率kG层流速度产生的湍流动能bG浮力产生的湍流动能ji,τ湍流脉动造成的应力tp脉动速度造成的压力ji,Ω层流旋度β热膨胀系数A前因子sA比表面积pc定压比热容l湍流长度标尺E每摩尔的能量nE n阶指数积分函数H热值第1章 绪论现代社会中能源是人类赖以存在的物质条件之一，同时是社会进步与经济发展的重要资源。
多孔介质中流体与固体颗粒的相互作用行为研究
多孔介质中流体与固体颗粒的相互作用行为研究摘要多孔介质是一种具有微观孔隙结构的材料，其中包含了许多固体颗粒。
流体在多孔介质中的运动行为受到固体颗粒的影响，也会对固体颗粒产生作用。
研究多孔介质中流体与固体颗粒的相互作用行为对理解众多实际应用具有重要意义，例如岩石力学、土壤力学、油气储层开发等。
本文将综述多孔介质中流体与固体颗粒的相互作用行为研究的最新进展，包括实验方法、理论模型和数值模拟等方面，并对未来研究方向进行展望。
1. 引言多孔介质是一类具有复杂孔隙结构的材料，包括岩石、土壤、油气储层等。
其中的孔隙结构由固体颗粒构成，孔隙之间填充有流体。
多孔介质中的固体颗粒与流体之间存在着复杂的相互作用行为，这些行为对多孔介质的宏观性质和流体的运动行为都有重要影响。
因此，研究多孔介质中流体与固体颗粒的相互作用行为具有重要的理论和实际意义。
2. 实验方法2.1 流体渗透实验流体渗透实验是一种常用的研究多孔介质中流体与固体颗粒相互作用行为的方法。
在实验中，通过施加一定压力将流体注入多孔介质中，观察流体在介质中的渗透行为。
通过测量渗透速度、渗透压力和渗透路径等参数，可以了解流体与固体颗粒之间的相互作用。
2.2 微观观测技术为了深入研究多孔介质中流体与固体颗粒的相互作用行为，需要进行微观观测。
常用的微观观测技术包括光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等。
通过这些技术，可以观察到流体在固体颗粒表面的吸附行为、颗粒堆积的结构等。
3. 理论模型3.1 颗粒动力学模型颗粒动力学模型用于描述多孔介质中流体与固体颗粒的相互作用行为。
该模型基于粒子动力学原理，通过考察颗粒之间的相互作用力、颗粒与流体之间的相互作用力，来模拟多孔介质中的流体流动行为。
3.2 离散元模型离散元模型是一种用于模拟颗粒物质中宏观力学行为的理论模型。
在多孔介质中，固体颗粒与流体之间的相互作用可以通过离散元模型进行建模。
通过这种模型，可以模拟流体在多孔介质中的渗透行为、固体颗粒的运动行为等。
建筑多孔介质传热传质机理研究及应用
建筑多孔介质传热传质机理研究及应用建筑多孔介质传热传质机理是研究建筑中空气、水汽、热量在多孔介质内传递规律的学科，其研究与应用可帮助提高建筑节能、舒适性和安全性。
本文将从多孔介质传热传质的基本原理、模拟方法和应用案例三个方面进行阐述。
一、多孔介质传热传质基本原理热传递是建筑空调、供暖、通风、隔热等领域常见的过程，而多孔介质作为建筑中常见的媒介，其热传递过程的规律对于建筑热工学的研究和应用有着重要的意义。
多孔介质传热传质的基本原理涉及以下几个方面：1、多孔介质中空气流动多孔介质中的空气流动与建筑中空气流动的特点有相似之处，但由于多孔介质的复杂性，其空气流动的速度和方式有所变化。
空气在多孔介质中的流动受到孔径、孔隙度、空气黏滞性等多种因素的影响，其流动方式可分为层流和湍流，其过程中还伴随着物质的热量和水汽的传递。
2、多孔介质中热传递规律多孔介质中的热传递规律与空气流动规律密切相关。
多孔介质内部温度和湿度分布的不均匀性会导致空气温度和湿度的不均匀变化，从而影响热量的传递。
同时，多孔介质内部的散热方式也是影响热传递规律的因素之一。
散热方式包括辐射、对流和传导三种方式，不同的多孔介质对于散热方式的响应也不同。
此外，多孔介质中水汽传递规律也需要考虑，因为水汽的存在会影响多孔介质的导热性能，进而影响热传递。
3、多孔介质中物质传递规律多孔介质中的物质传递规律也是建筑中多样化的传递过程之一。
其物质传递规律主要由气相和液相两种环境因素共同影响。
对于气相，其传递规律与空气流动规律相近，与热传递规律也存在相互制约的关系；对于液相，多孔介质的孔径和孔隙度会影响其液相传递。
此外，多孔介质内物质传递还会受到多种因素的影响，如相对湿度、毛细作用、表面张力等。
二、多孔介质传热传质模拟方法多孔介质传热传质模拟是探究多孔介质传递规律的重要途径。
目前，多孔介质传热传质模拟方法主要有以下三种：1、流场数值模拟流场数值模拟通过数学模型来描述多孔介质内空气流动的规律。
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多孔介质球体颗粒模型传热传质数值模拟及分析
刘宇卿韩战
（中国矿业大学（北京）深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，100083）
摘要：针对多孔介质传热传质的复杂性，本文利用非等径球颗粒模型构建了一类由颗粒胶
结而形成的多孔介质，通过Fluent数值模拟对多孔介质热传导机理进行了研究，得出了
多孔介质骨架颗粒的热传导规律，证明了利用局部非热平衡模型研究多孔介质传热的正确
性，得到了孔隙介质颗粒体表面热流密度与内部流速、粒径尺寸有重要的内在联系。
其中
对非等径球体颗粒堆积模型的研究证明了在同一多孔介质体内不同粒径尺寸的颗粒流固壁
面热传导系数也存在不同。
在对渗流问题进行分析时，提出了等径球规则排列模型的不
足，并分析了其中原因，然后利用非等径球模型再次对砂岩渗流问题进行了研究，得到了
更好的结论。
关键词：多孔介质，球体颗粒模型，数值模拟，传热
一、引言
本文将通过构建的球体颗粒排列的多孔介质模型结合多孔介质传热传质理论来进行数值模拟工作。
考虑到砂岩中石英的导热系数相对较小，在传热机理分析时，我们采用传热系数相对大的铜作为骨架颗粒，将模拟结果进行提取、分析，并与经验公式进行比对，验证颗粒排列模型分析方法的可行性，并做出简要总结。
之后我们利用石英作为骨架颗粒构建砂岩模型，对不同渗流情况下砂岩模型的传热情况进行分析。
得到砂岩模型的导热系数、渗透情况等。
最后利用砂岩模型与工程实际进行比对，确定此模型的适用性。
二、研究方法及模型的建立
2.1 模型建立
在低流速情况下，与等径模型相同的是在流速方向上球体颗粒表面热流密度呈递减趋势，不同点是非等径球颗粒模型第二排球颗粒表面热流密度有些高于等径球颗粒模型第二排球颗粒表面热流密度。
原因是低流速情况下由于上排颗粒及周围液体固液面平均温差相对较小，且温穿透层更厚，所以有更多的热流密度通过固体间的接触传递往下排颗粒，加上大球之间又有小球存在，加大了往下层颗粒的导热量，但同时小
球颗粒面也和周围液体存在热量的传递，所以综合看来，与等径球颗粒模型相比，对应点有些较高有些则较低。
图1 模型建立仿真图
三、结论
（1）流速相同时时，粒径越小，流固壁面热传导系数越大；粒径相同时，入口流速越大，流固壁面热传导系数越大。
这与流固传热理论也是相符的。
（2）等径球颗粒之间的孔隙如积传热系数，使对流换热量也更大。
所以如果要获得更好的传热效果，可以思考加大换热面积的方法。
多孔介质传热传质研究将在果用更小的球体填充，可以增大比面，即可增大单位换热面积，进而增大多孔介质体未来很长一段时间内，仍将持续成为研究的热点。
其关键一是如何构建更能准确反映多孔介质真实物理属性并且便于分析的模型；二是寻求更能准确分析多孔介质体内传热传质的理论。
数值模拟手段能够重现实验的过程，数值模拟方法的关键一是采用与实际符合好的理论，二是能构建与实际情况相符的模型，三是采用更准确快速的算法。
参 考 文 献
1．Cluver E. H.．An analysis of ninety-two fatal heat stress cases on Witwatersrand gold mines．South African Medical Journal，1932，615~23
2．王补宣．多孔介质传热传质研究的意义与现状．中国科学基金，1991，13O~32O
3．施明恒．多孔介质传热传质研究的现状和展望．。