Fluent 的NITA加速求解技术

当你用Fluent软件的多孔介质模型时候，是不是对这个模型的输入参数（下图）不知道怎么计算获得？Viscousresistance、Inertialresistance这两个和PowerLawModel都要输入吗？还是这两个都是多孔介质模型，只需要二选一就行？如果多孔介质中考虑传热？，就要设置下面的热模型和参数，这些热模型和参数分别是什么含义？1、多孔介质多孔介质是一种材料，其所有体积并不全是固体，而是带有有空洞。然而，如果这种介质位于流体运动的前方，流体可以通过这些空洞。多孔介质在简化各种CFD模拟中的应用非常重要。事实证明，当流体通过多孔介质时的压力降比没有多孔介质时更大。因此，为了模拟多孔介质，我们可以看到带有负压力源项的压力降的影响。2、多孔介质中的压力降多孔介质中的压力降有两种类型：1）粘性阻力Viscousresistance2）惯性阻力Inertialresistance粘性阻力与由流体粘度引起的摩擦压力降有关，如果流动是层流就非常重要。惯性阻力与流体动力学头降有关。在湍流流动状态下，惯性阻力对压力降的影响大于粘性阻力。3、非均质多孔介质我们可能有一种多孔介质，由于孔隙各向异性，不同方向上的粘性和惯性阻力压力降并不相同。ANSYSFluent软件可以分别定义X、Y和Z三个方向上的粘性和惯性阻力（对于二维几何体，在X和Y两个方向上）。4、粘性和惯性阻力系数我们需要一个多孔（孔隙率）介质的实验室样本来获得粘性和惯性阻力系数。在实验过程中，测量多孔区域在不同速度下的压力降。然后，我们根据获得的数据，得到一个以流速为变量的压力降的二次函数。现在，我们可以根据与压力阻力源方程的比较，获得粘性和惯性阻力系数。还有另一种替代二次函数的方法叫做幂律模型PowerLawModel。根据前面提到的问题，我们可以使用指数函数来拟合获得的数据上的曲线，而不是二次函数。根据多孔介质的物理行为，这些拟合可能更合适。尽管每种介质的样本都应该进行测试，但对于一些典型设备，是有一些经验公式可以参考替代实验测试的。例如，对于填充床：如果，填充床填充物是1毫米的球体和孔隙率系数是0.5，得到这些系数：有了这些系数，我们可以得到不同速度下的压力降。如果将上面的数据应用到用幂律模型计算压力降，可以将上面表格中获得的数据拟合一个指数图来计算系数。可以使用Matlab或者其他数学拟合软件来做这件事，并将这些系数导入ANSYSFluent软件。我们将粘性和惯性系数设置为零，并在相关部分输入C0、C1的值。现在对于相同的速度，计算压力降。在下面的表格中，我们可以看到两种模型之间的比较。观察到，随着孔隙率的增加，压力降减少。随着多孔介质的孔隙率增加，流体通过的面积也增加，流体可以更容易地流动，并且压力降更小。5、多孔介质的热模型多孔介质有两种可用的热模型：1）ThermalEquilibrium，第一个模型假设流体和固体环境之间的热平衡。这个模型假设在模拟过程中，流体和固体处于热平衡状态，并且温度相同。2）Non-Equilibrium，第二个模型假设热不平衡（非平衡）。在这个模型中，固体部分可能与流体区域有不同的温度或热通量。Non-Equilibrium非平衡热模型中的重要参数：热传递系数Heattransfercoefficient，这个就不多说了，大家都了解。界面面积密度interfacialAreaDensity被定义为流体和固体接触表面积与多孔区域体积的比率。应使用实验室方法来获取这些参数。如果是填充床，有一个计算这个参数的公式（以流体孔隙率表示），如下所示：如果是其他经典设备，可以找找相关资料是否有经验公式。提取不同孔隙率下的这个参数，并计算在这些情况下不同速度下的温度增加。这种比较的结果显示在下面的表格中。随着孔隙率的增加，流体和固体区域之间的界面减少，因此，热传递减少。邀您关注▽纯粹CFD：软件教程、行业应用、专业理论、基础科普、研究前沿、严选培训广告▽只聊CFD相关的大小事，信手天成，娓娓道来来源：CFD饭圈