多孔介质参数

在流体计算中，常会碰到多孔介质的情况，如流体经过过滤网、通过换热器的管束等。Fluent中提供的多孔介质模型将多孔结构简化为一个动量源，在建立几何模型时，可以不用建立复杂的几何结构。

多孔介质区域设置面板如下图所示。

面板中需要设置方向向量及各方向的粘性阻力及惯性阻力。

多孔介质在建模时被简化为一个动量源项附加在标准流动方程上。该源项包含两部分内容：粘性损失项及惯性损失项。可表示为：

其中，Si为第i(x,y,z)个动量方程；|v|为速度值；Dij及Cij为指定的矩阵。式中右边第一项为粘性损失，第二项为惯性损失。

此方程可以写成简化形式：

式中，α为渗透率，C2为惯性阻力系数。因此可以指定对角矩阵D及C为1/α与C2。

如下表中所示的压降与速度关系实验数据：

可以通过数据拟合得到以下压降与速度关系表达式：

式中，Δp为压降，v为速度。

假设多孔介质区域厚度为Δn，则压降：

则有：

案例中介质密度ρ=1.225kg/m3，区域厚度为1m，则可计算得到惯性阻力系数：

相同的方法，有

案例中介质粘度μ=1.7894e-5，则可计算得到粘性阻力系数：