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我做的多孔介质的简单例子（均为k-e RNG所做）)模型仿真结果多孔介质定义的方法(2008-12-14 20:28:12)不知道怎的，这些日子都跟多孔介质干上了1. Define the porous zone.2. Define the porous velocity formulation. (optional)3. Identify the fluid material flowing through the porous medium.4. Enable reactions for the porous zone, if appropriate, and select the reaction mechanism.5. Set the viscous resistance coefficients and the inertial resistance coefficients , and define the direction vectors for which they apply. Alternatively, specify the coefficients for the power-law model.6. Specify the porosity of the porous medium.7. Select the material contained in the porous medium (required only for models that include heat transfer). Note that the specific heat capacity, , for the selected material in the porous zone can only be entered as a constant value.8. Set the volumetric heat generation rate in the solid portion of the porous medium (or any other sources, such as mass or momentum). (optional)9. Set any fixed values for solution variables in the fluid region (optional).10.Suppress the turbulent viscosity in the porous region, if appropriate.11. Specify the rotation axis and/or zone motion, if relevant.fluent中多孔介质porous media设置问题(2008-12-13 20:08:07)标签：杂谈分类：CFD计算流体力学经过痛苦的一段经历，终于将局部问题真相大白，为了使保位同仁不再经过我之痛苦，现在将本人多孔介质经验公布如下，希望各位能加精：1。
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。
多孔介质内预混气体燃烧的实验和数值模拟研究共3篇多孔介质内预混气体燃烧的实验和数值模拟研究1多孔介质内预混气体燃烧的实验和数值模拟研究随着经济的飞速发展，人们对能源的需求在不断增加，而石化行业的快速发展也使得空气污染和温室气体排放日益加剧。
燃烧是石化生产中最重要的环节，因此节能降耗、减少环境污染和提高石化生产效率，成为石化行业亟需解决的问题。
多孔介质内的预混燃烧是一种可以实现高效能、低污染的燃烧方式。
多孔介质不仅提供了相对较大的反应表面积和热量交换面积，更重要的是，它可以改善流动场的分布，增强燃烧反应动力学过程中的传质与传热过程，并降低燃料使用量。
因此，对多孔介质内预混气体燃烧的研究成为了当前燃烧工程领域的热点和难点。
实验研究和数值模拟研究是多孔介质内预混气体燃烧研究的关键环节。
通过实验研究，可以获得多种参数的变化规律，了解多孔介质内的燃烧过程，探究燃烧机制。
而数值模拟则可以为实验提供补充，通过数值模拟，可以模拟多孔介质内燃烧的过程，预测多种参量的变化趋势，发现存在的问题并提出解决方案。
因此，实验研究和数值模拟研究是密切相关且缺一不可的。
在实验研究中，我们通常采用测量多种参量的方式，比如温度、燃料和氧气之间的摩尔分数、CO、CO2和NOx等的浓度变化，以及某一位置的速度和压力变化等。
我们可以通过改变多孔介质的孔径、厚度、形状和流向等因素来研究多孔介质内的气体燃烧过程。
同时，我们还可以利用高速摄影技术，观察燃烧时的流动场变化，建立流场模型，了解燃烧机制。
这些实验数据对于验证数值模拟的准确性，同时为未来的多孔介质内预混气体燃烧的优化提供指导。
在数值模拟研究中，我们通常采用CFD（ComputationalFluid Dynamics）方法，利用领域物理和数学数值计算的方法对多孔介质内预混燃烧的流动场和化学反应过程进行计算和分析。
通过数学方法建立多孔介质的几何模型和物理模型，同时划分计算区域，设置初始和边界条件。
多孔介质中湍流流动的数值模拟大连理工大学硕士学位论文多孔介质中湍流流动的数值模拟姓名：马坤申请学位级别：硕士专业：工程热物理指导教师：解茂昭2020 0601大连理工大学硕士学位论文摘要本文以多孔介质燃烧技术为研究背景，通过数值模拟研究了各种条件下多孔介质内湍流流动特性，主要目的是更系统深入地理解多孔介质内湍流流动的特点及规律，并进一步推动该领域的理论研究及其实际应用。
迄今，多孔介质中湍流的研究，主要有微观模型和宏观模型两种途径。
多孔介质内微观湍流模型是直接将自由流体湍流模型应用于多孔介质内部小尺度孔隙和通道内的流动。
而宏观湍流模型是在宏观尺度上对微观湍流模型取体积平均的结果。
本文采用将微观模型与到宏观模型相结合的方法，首先使用标准ｋ一占湍流模型对简化了的多孔介质的二维模型内的微观流场进行数值模拟；在此基础上，借助两种宏观模型，Ｎ．Ｋ湍流模型和Ｐ．ｄＬ湍流模型同时利用体积平均方法将微观流场计算结果转换为宏观流场的信息，以确定宏观湍流模型中经验系数Ｑ的值以及宏观湍流模型ｋ和占的初始值。
本文的计算以通用ＣＦＤ软件Ｆｌｕｅｎｔ６．２为平台，添加Ｎ．Ｋ湍流模型和Ｐ．ｄＬ湍流模型的自定义函数，对宏观流场进行模拟计算，并对比分析了Ｎ．Ｋ湍流模型和Ｐ—ｄＬ湍流模型。
计算结果表明：微观流场内多孔介质固体骨架物块的形状对多孔介质内湍流流场影响十分显著，正方形的湍动能最大，其次为长方形，圆形，椭圆形；入口雷诺数不变时，随着孔隙率的增大，湍动能水平也随之降低；孔隙率不变时，随着入口雷诺数的增大，湍动能水平也随之增大。
宏观流场内在进口处Ｎ．Ｋ湍流模型和Ｐ．ｄＬ湍流模型的湍动能均迅速下降，并且Ｎ．Ｋ湍流模型对湍流流动的抑制作用小于Ｐ—ｄＬ模型，湍动能稳定后趋于一致。
关键词：多孔介质湍流数值模拟宏观模型微观模型多孔介质中湍流流动的一种数值模型ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＴｕｒｂｕｌｅｎｔＦｌｏｗｓｉｎＰｏｒｏｕｓＭｅｄｉａＡｂｓｔｒａｃｔＴｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａ（ＰＭ）ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ，ｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｂｅｈａｖｉｏｒｉｎｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａｕｎｄｅｒｖａｒｉｏｕｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｌｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．１１１ｅｍａｉｎｏｂｊｅｃｔｉｖｅｉｓｔｏｇａｉｎｓｏｍｅｉｎｓｉｇｈｔｓｉｎｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｉｎｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａ，ａｎｄｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅｔｏｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｉｓｆｉｅｌｄ．Ｔｏｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｌｙｔｒｅａｔｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｓｔｈｒｏｕｇｈｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａ，ｍｏｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓｆｏｌｌｏｗａｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃａｌａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｌｏｗＲｅｎｕｍｂｅｒｆｌｏｗｓｉｎｔｈｅＰＭ，ｉｎｗｈｉｃｈｇｏｖｅｒｎｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎｓａｌｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙａｖｏｌｕｍｅ—ａｖｅｒａｇｉｎｇｏｖｅｒａｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｅｌｅｍｅｎｔａｒｙｖｏｌｕｍｅ（Ｐ．ＺＶ）．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｌｏｓｅｄｅｔａｉｌｓｏｎｔｈｅｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎｉｎｓｉｄｅｔｈｅＲＥＶ．Ａｓａａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ，ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃａｐｐｒｏａｃｈｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｉｎｗｈｉｃｈｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌｓｆｏｒｃｌｅａｒｆｌｕｉｄｓａｌｅａｐｐｌｉｅｄｄｉｒｅｃｔｌｙｔｏｔｈｅｆｌｏｗｗｉｔｈｉｎｐｏｒｅｓｏｆａＰＭ．Ａｍｉｃｒｏ－ｍａｃｒｏｃｏｕｐｌｅｄａｐｐｒｏａｃｈｉｓｅｍｐｌｏｙｅｄｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ．．Ｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｐｏｒｏｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ｗｅｔａｋｅｔｈｅＰＭａＳａｎａＳｓｅｍｂｌｙｏｆａｇｒｅａｔｎｕｍｂｅｒｏｆｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｏｌｉｄｕｎｉｔｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｚｅｓａｎｄｆｏｒｍｓ；ｗｈｉｃｈｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｏａｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｎｔｔｈｅｐｏｒｏｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｌａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｅＰＭ。
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.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：•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。
相关信息见section7.19.5和7.19.6。
•当需要定义比热容的时候，必须是常数。
7.19.2 多孔介质模型动量方程多孔介质模型的动量方程是在标准动量方程的后面加上动量方程源项。
源项包含两个部分：粘性损失项（达西公式项，方程7.19-1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，是速度大小，D和C是矩阵。
动量源项对多孔介质区域的压力梯度有影响，生成一个与速度大小（速度平方）成正比的压降。
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。
FLUENT6.1全攻略分量来定义。
图8-26 Solid（固体）面板6. 定义辐射参数如果使用DO模型计算辐射过程，可以在Participates in Radiation（是否参与辐射）选项中确定固体区域是否参与辐射过程。
8.19 多孔介质条件很多问题中包含多孔介质的计算，比如流场中包括过滤纸、分流器、多孔板和管道集阵等边界时就需要使用多孔介质条件。
在计算中可以定义某个区域或边界为多孔介质，并通过参数输入定义通过多孔介质后流体的压力降。
在热平衡假设下，也可以确定多孔介质的热交换过程。
在薄的多孔介质面上可以用一维假设“多孔跳跃（porous jump）”定义速度和压强的降落特征。
多孔跳跃模型用于面区域，而不是单元区域，在计算中应该尽量使用这个模型，因为这个模型可以增强计算的稳定性和收敛性。
9FLUENT6.1全攻略108.19.1 多孔介质模型的假设和限制条件多孔介质模型采用经验公式定义多孔介质上的流动阻力。
从本质上说，多孔介质模型就是在动量方程中增加了一个代表动量消耗的源项。
因此，多孔介质模型需要满足下面的限制条件：（1）因为多孔介质的体积在模型中没有体现，在缺省情况下，FLUENT 在多孔介质内部使用基于体积流量的名义速度来保证速度矢量在通过多孔介质时的连续性。
如果希望更精确地进行计算，也可以让FLUENT 在多孔介质内部使用真实速度，详情见8.19.7节。
（2）多孔介质对湍流的影响仅仅是近似。
（3）在移动坐标系中使用多孔介质模型时，应该使用相对坐标系，而不是绝对坐标系，以保证获得正确的源项解。
8.19.2 多孔介质的动量方程在动量方程中增加一个动量源项可以模拟多孔介质的作用。
源项由两部分组成：一个粘性损失项，即方程（8-45）右端第一项；和一个惯性损失项，即方程（8-45）右端第二项。
⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+−=∑∑==313121j j mag ij j j ij i v v C v D S ρμ （8-45）式中i S 是第i 个（x 、y 或z 方向）动量方程中的源项，D 和C 是给定矩阵。
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.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：•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。
相关信息见section7.19.5和7.19.6。
•当需要定义比热容的时候，必须是常数。
7.19.2 多孔介质模型动量方程多孔介质模型的动量方程是在标准动量方程的后面加上动量方程源项。
源项包含两个部分：粘性损失项（达西公式项，方程7.19-1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，是速度大小，D和C是矩阵。
动量源项对多孔介质区域的压力梯度有影响，生成一个与速度大小（速度平方）成正比的压降。
多孔介质流体力学仿真及其应用引言多孔介质广泛存在于自然界和工程领域中，其内部具有复杂的孔隙结构和流体运动特性。
研究多孔介质流体力学对于理解自然界中的地下水运动、油气储层、土壤湿度变化等具有重要意义。
同时，多孔介质流体力学仿真技术的发展也为工程领域中的油田开发、地下水资源管理等提供了便利和准确的工具。
本文将介绍多孔介质流体力学仿真的基本原理和方法，并探讨其在实际应用中的重要性和价值。
多孔介质流体力学仿真方法多孔介质流体力学仿真是利用计算机模拟多孔介质内部的流体运动行为的一种方法。
它通过建立合适的数学模型和求解相应的方程，模拟和预测多孔介质中流体的压力、速度、温度等物理量的分布和变化。
多孔介质流体力学仿真方法主要包括两类：宏观尺度模拟和微观尺度模拟。
宏观尺度模拟宏观尺度模拟是将多孔介质看作连续介质，通过宏观方程描述流体在多孔介质内部的运动行为。
常用的宏观尺度模拟方法包括有限元方法（FEM）和有限体积法（FVM）。
有限元方法有限元方法是一种广泛应用于工程领域的数值分析方法，其基本思想是将连续介质分割成有限数量的小区域，通过构建适当的数学模型和离散化处理，将连续的问题转化为离散的代数问题，然后通过求解这些代数问题得到近似解。
在多孔介质流体力学仿真中，有限元方法能够很好地处理复杂的孔隙结构和非线性问题。
有限体积法有限体积法是一种通过对空间进行网格离散化，将宏观方程转化为离散的代数方程组，再通过求解这个方程组得到流体的数值解的方法。
有限体积法适用于对流和扩散等宏观运动机制都很重要的流体力学问题。
在多孔介质流体力学仿真中，有限体积法能够充分考虑流体在多孔介质中的移动和传质过程。
微观尺度模拟微观尺度模拟是将多孔介质内部的流体运动行为看作是由微观尺度的孔隙和流体相互作用所导致的。
常用的微观尺度模拟方法包括分子动力学方法和计算流体力学方法。
分子动力学方法分子动力学方法是通过模拟分子尺度的运动，推导出多孔介质流体力学行为的一种方法。
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。
【Fluent案例】04：多孔介质现实生活中常会碰到多孔介质的问题，如水处理中常会碰到的筛网、过滤器，环境工程中的土壤等，此类问题的特点在于几何孔隙非常多，建立真实几何非常麻烦。
在流体计算中通常对此类问题进行简化，将多孔区域简化为增加了阻力源的流体区域，从而省去建立多孔几何的麻烦。
简化方式一般为在多孔区域提供一个与速度相关的动量汇，其表达形式为：式中，Si为第i(x,y,z)方向的动量方程源项；为速度值；D与C为指定的矩阵。
式中右侧第一项为粘性损失项，第二项为惯性损失项。
对于均匀多孔介质，则可改写为：式中，α为渗透率；C2为惯性阻力系数。
此时矩阵D为1/α。
动量汇作用于流体产生压力梯度，，即有，而Δn为多孔介质域的厚度。
本案例演示利用FLUENT模拟计算多孔介质流动问题。
如图所示。
流体介质为空气，其密度1.225kg/m3，动力粘度1.7854E-5Pa.s，实验测定气体通过多孔介质区域后的速度与压力降如表所示。
将表中的数据拟合为的形式。
数据拟合后的函数表达式为：因此，而密度ρ=1.225kg/m3，Δn=0.1m，可得到惯性阻力系数C2=4.439。
而动力粘度μ=1.7854e-5，换算得粘性阻力系数：Step 1：启动FLUENT启动FLUENT，并加载网格。
•以3D模式启动FLUENT•选择菜单【File】>【Read】>【Mesh…】，选择网格文件EX2-3.msh软件导入计算网格并显示在图形窗口中。
Step 2：检查网格包括计算域尺寸检查及负体积检查。
•选择模型树节点General•鼠标点击右侧设置面板中的Scale…按钮如图所示，查看Domain Extents下的计算域尺寸，确保计算域模型尺寸与实际要求一致，否则需要对计算域进行缩放。
本案例尺寸保持一致，无需进行额外操作。
点击Close按钮关闭对话框。
•点击General设置面板中的Check按钮，查看TUI窗口中的文本信息如图所示，确保minimum volume的值为正值。
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。
