介绍多孔介质流量模块

2020年6月11日

需要高级多孔媒体建模跨越许多行业。多孔介质流量模块,为5.5版提供的COMSOLMultibySics®软件的加载项:它是为此提供的:它让您定量地调查多孔介质中的质量,动量和能量运输。本产品的兴趣区包括燃料电池工艺,纸浆和纸张干燥,生产食物,过滤等等。

模拟多孔介质流动

在多孔介质中模拟质量,动量和能量流量在许多工程领域中是常见的,例如化学,民用和核工程。多孔介质流量模块提供全面的物理界面,以帮助工程师和科学家模拟多孔介质中的不同类型的物理过程。

使用多孔介质流量模块建模的冷冻夹杂物模型。
使用多孔介质流量模块建模的冷冻夹杂物。

多孔介质流量模块允许在许多不同行业中的工程师,例如采矿,生物医药和食品工业,分析和优化其在用户友好环境中的过程。可以在完全多体验方法中寻址多孔介质中的多相传输等应用。

通过多孔介质流模块的多物理功能,您可以计算:

  • 多孔介质中的非变化流动
  • 多组分系统的有效性能
  • Poroelasticity.
  • 水分和化学物质的运输

让我们来看看一些这些应用领域更多详细信息......

多相传输在多孔介质中

多孔介质流动模块包括可用于模拟具有两个或的多孔介质中的多相流动的工具任何数量的移动阶段。您可以指定多孔介质特性,例如相位之间的相对渗透率和毛细管压力,以在多孔介质中模拟芯吸,水分运输或其他运输现象。

纸条芯片模型的仿真结果。
模特显示在纸条中偷走,多孔介质。

当干燥的纸条与流体接触时,它会由于毛细力而吸收它。吸收将继续,直到引力力平衡毛细力。在这个例子中,两个阶段,水和空气,通过组合相互作用达西的法律多孔介质中的相运输接口。

多孔媒体的非达西亚流量

在一个以前的博客文章,我们讨论可用于模拟饱和和可变饱和多孔介质的流量的物理界面,包括达西的法律Brinkman方程式接口。

达西定律适用于孔隙中的低间隙速度,这通常意味着雷诺数低于100。对于较高的速度和雷诺数,一个额外的非线性修正可以添加到动量方程。多孔介质流动模块包括建模非达西流的可能性,其中速度场相对于压降是非线性的。

在COMSOL Multiphysics中的多孔介质中建模非Darcian流的设置。

在多孔媒体上建模非Darcian流的可用选项是Forchheimer,Ergun,Burke-Plummer和Klinkenberg模型达西的法律多孔介质中的多相流界面;Brinkman方程的和ergun模型和ergun模型。

用于多孔介质中的热转移的局部热平衡和非预测

由于诸如此外的多孔介质中的热传递可能发生传导,对流和分散,并且必须考虑固体和流体相的不同热性质。通过多孔介质流量模块,可以使用两个建模方法模拟多孔结构中的热传递:

  1. 局部热平衡(LTE),其中固体基质的温度和流体相位是局部平衡
  2. 用于固体和流体阶段的不同能量方程式的局部热非预测(LTNE),并且重要的是考虑流体固体界面处的热传递

包装床潜热存储单元的模型,包括相变效应和结果中的局部热非预测。
一个模型包装床潜热储存单元包括相变效果和局部热非预测。

多孔介质中的骨折流动

骨折多孔介质中的造型质量势头和能源运输与化学,民用和核工程师有关,以少数人。多孔介质流量模块包括物理界面以模拟压力,温度和化学物质在多孔基质内的内部边界上运输。此近似值可节省您对实际骨折和计算资源的影响。

陶瓷水过滤器模型的仿真结果用芯的芯片制成。
一个模型陶瓷滤水器,活性炭芯

陶瓷水过滤器通常用于从饮用水中除去化学品和颗粒。陶瓷芯中的小孔去除大颗粒和细菌,并且活性炭也可以去除重金属和氯。陶瓷核心的裂缝可能导致饮用水中剩余的污染物。

多孔介质的相变

多孔介质流量模块还包括定制界面以在多孔介质中模拟相变的相变。典型的相变现象包括冰融入水中或者建筑材料中蒸汽的蒸发和凝结

下一步

通过点击下面的按钮,了解多孔介质流量模块中多孔介质中的群体,势头和能量传输的专用功能。


评论(5)

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ZIAD SAGHIR.
ZIAD SAGHIR.
2020年6月26日

亲爱的冈萨雷斯博士
我正在使用纳米流体来研究在多孔块中的强迫对流。我使用单一流体方法解决了问题,并与实验室中进行的实验一致。我有兴趣使用两相流法解决问题。我的孔隙度为0.91。您推荐哪种COMSOL模块。我成功地使用了达西法律,但我的问题需要像达西布尔坎特这样的粘性效果。请指教
最好的祝福

Ziad Saghir(电子邮件:zsaghir@ryerson.ca.

埃德·冈萨雷斯
埃德·冈萨雷斯
2020年6月29日 COMSOL员工

嗨Ziad,
请联系您当地的COMSOL办公室使用//dvdachetez.com/cantact.描述一下你的申请,我的一个同事会联系你讨论细节。
问候
埃德

yousif muhammad.
yousif muhammad.
2020年6月29日

感谢您的伟大博客,我一直在使用“局部热平衡和散热和多孔介质传热”模块,用于我的热能储能项目。

维基斯库马尔
维基斯库马尔
3月15日,2021年3月15日

嗨冈萨雷斯
在三相流的模型中,可以修改方程式的方式。以下等式对于两相有效,这是空气(S2)和水(S1)。如果我有第三阶段怎么办(S3,让说甘油)
p0 = - (phtr.pc_s2)* step1(s1)-rho_air * l0 * g_const

埃德·冈萨雷斯
埃德·冈萨雷斯
3月16日,2021年3月16日 COMSOL员工

亲爱的vikash,
您可以在多孔介质界面中的相位传输的帮助下在多孔介质(三个或更多个相)中模拟多相流。请联系我们的支持团队//dvdachetez.com/support.

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