fluent多孔介質(zhì)參數(shù)詳解

2017-06-11  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

在流體計(jì)算中,常會(huì)碰到多孔介質(zhì)的情況,如流體經(jīng)過(guò)過(guò)濾網(wǎng)、通過(guò)換熱器的管束等。Fluent中提供的多孔介質(zhì)模型將多孔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為一個(gè)動(dòng)量源,在建立幾何模型時(shí),可以不用建立復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)。

1多孔介質(zhì)區(qū)域設(shè)置

多孔介質(zhì)區(qū)域設(shè)置面板如下圖所示。

面板中需要設(shè)置方向向量及各方向的粘性阻力及慣性阻力。

   設(shè)置孔隙率,并選擇傳熱模型(開(kāi)啟能量模型時(shí)) 

2流體通過(guò)控控區(qū)域的阻力

多孔介質(zhì)在建模時(shí)被簡(jiǎn)化為一個(gè)動(dòng)量源項(xiàng)附加在標(biāo)準(zhǔn)流動(dòng)方程上。該源項(xiàng)包含兩部分內(nèi)容:粘性損失項(xiàng)及慣性損失項(xiàng)。可表示為:

其中,Si為第i(x,y,z)個(gè)動(dòng)量方程;|v|為速度值;Dij及Cij為指定的矩陣。式中右邊第一項(xiàng)為粘性損失,第二項(xiàng)為慣性損失。

此方程可以寫成簡(jiǎn)化形式:

式中,α為滲透率,C2為慣性阻力系數(shù)。因此可以指定對(duì)角矩陣D及C為1/α與C2。

3

具體案例

如下表中所示的壓降與速度關(guān)系實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):

可以通過(guò)數(shù)據(jù)擬合得到以下壓降與速度關(guān)系表達(dá)式:

式中,Δp為壓降,v為速度。

假設(shè)多孔介質(zhì)區(qū)域厚度為Δn,則壓降:

則有:

案例中介質(zhì)密度ρ=1.225kg/m3,區(qū)域厚度為1m,則可計(jì)算得到慣性阻力系數(shù):

相同的方法,有

案例中介質(zhì)粘度μ=1.7894e-5,則可計(jì)算得到粘性阻力系數(shù):

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