多孔介质 - 技术总结
多孔介质在化学分离中的应用
多孔介质在化学分离中的应用在化学分离领域中，多孔介质是一个非常重要的研究对象。
它被广泛应用于分离、纯化和检测各种化学物质，具有很高的分离效率和选择性。
本文将介绍多孔介质在化学分离中的应用。
一、多孔介质的定义和特点多孔介质是由许多微小孔洞和空隙组成的一种材料，其孔径大小在1nm到100μm之间，可以是固体、液体或气体。
多孔介质具有高比表面积、可调孔径、可控孔隙结构等特点，能够使分子在其内部发生物理或化学反应，达到化学分离的目的。
二、多孔介质在固相萃取中的应用固相萃取是一种非常常见的化学分离技术，是指利用固相材料将混合物中所需物质分离出来的过程。
多孔介质在固相萃取中被广泛应用，因为其高比表面积和可调孔径使其能够容纳更多的溶液。
例如，使用多孔介质作为固相材料进行萃取，在混合物中加入所需物质，混合物通过多孔介质后，目标化合物就被留在多孔介质中。
多孔介质还能够选择性地吸附某些化合物，从而对混合物进行分离。
三、多孔介质在层析分离中的应用层析分离是另一种常见的化学分离技术，它是一种利用分子间相互作用分离化学物质的方法。
多孔介质被广泛应用于层析分离中，因为其孔径大小和形状可以被调控，从而实现高效、选择性的层析分离。
例如，固定在多孔介质表面上的极性或非极性配体可用于选择性吸附或净化具有特定化学性质的化合物。
通过控制多孔介质的孔径大小和形状，可以调整配体的负载和构型，提高层析分离的选择性和效率。
四、多孔介质在膜分离中的应用膜分离是一种广泛应用于化学分离中的技术，将混合物压力驱动通过一种膜，从而从混合物中分离出所需物质。
多孔介质膜由多孔介质制成，具有高孔隙率、高渗透性和调控孔径大小的特点。
例如，多孔介质膜可以被用于离子征集和分离。
多孔介质在膜形成过程中，可以加入一些离子交互配体，以获得选择性的离子通道，并以此来实现离子的有效去除和富集。
五、多孔介质在微流控芯片中的应用微流控芯片是一种集成化的小型化药学芯片，常常被用于进行小分子分离和分析。
多孔介质燃烧技术
多孔介质燃烧技术1 多孔介质燃烧技术加入多孔介质的燃烧器由于对流，导热和辐射三种换热方式的存在，使燃烧区域温度趋于均匀，保持较平稳的温度梯度。
在燃烧稳定的同时还具有较高的容积热强度。
与自由空间燃烧相比，预混气体在多孔介质中的燃烧具有功率密度大，调节范围广，污染物排放低和结构紧凑等优点。
多孔介质预混燃烧特点是燃烧设备的热效率较高，其原因有以下两个方面：①燃气与空气预先充分混合, 在过剩空气很小的情况下也可达到完全燃烧, ②由于辐射作用, 多孔介质的高温后部对低温的前部进行加热, 从而达到对未反应的燃气混合物的预热作用, 加快了燃烧速度。
因此对多孔介质传热传质和燃烧的研究具有重大的学术价值，已成为当前最活跃最前沿的研究领域之一[1]。
传统的气体燃料燃烧主要是以自由火焰为特征的燃烧。
这种燃烧需要较大的空间，火焰周围温度梯度大，容易产生局部高温。
当温度高于1500℃时，NO生x成变得明显[2]。
由于NO的剧毒性，减少其排放也显得非常重要。
传统燃烧器的x换热器主要以烟气辐射和对流换热为主，换热系数小。
多孔介质燃烧技术是一种新颖独特的燃烧方式[3]。
其与自由空间燃烧的区别在于：（1）多孔介质的空隙率很大相对于自由空间有较大的固体表面积，因而有较强的蓄热能力[4]；（2）多孔介质的存在使混合气体在其中产生剧烈的扰动，强化了换热。
（3）相对于气体来说多孔介质有较强的导热和辐射能力，可以使预混气体燃烧产生的部分热量从下游的高温区传递到上游的低温区预热未然混合气体，这样就提高了燃烧速率并可使燃料完全燃烧，减少了CO的排放；（4）多孔介质良好的换热特性是燃烧区域温度迅速趋于均匀，保持了平稳的温度梯NO生成量；（5）辐射燃烧效率最高可达度，降低了最高温度水平，减少了x80%-90%，而常规辐射燃烧器对辐射的转换效率充其量为30%[5]，在相同的热负荷下,多孔介质预混燃烧热效率较高，比本生式燃烧节约燃气30-50%[6]。
多孔介质冷凝换热
多孔介质冷凝换热
多孔介质冷凝换热是一种新型的换热技术，其主要应用于制冷、空调、冷却等领域。
多孔介质冷凝换热的基本原理是：利用多孔材料的大曲
率特点，使蒸汽在多孔介质中发生冷凝，从而将热量传递给多孔介质，最终通过多孔介质与冷却剂进行热量交换，实现冷却的目的。
多孔介质冷凝换热相较于传统的冷凝器具有许多优点。
首先，使用多
孔介质可以有效增加冷凝器的表面积，从而提高了热传递效率。
其次，由于多孔介质具有很高的表面积、大曲率特性，冷凝器的尺寸可以得
到很大程度的缩小，有效节省生产成本和占用空间。
最后，多孔介质
冷凝换热的运行也非常稳定，具有较长的使用寿命和高可靠性。
然而，多孔介质冷凝换热技术在应用过程中也存在着一些问题。
最主
要的问题是多孔材料的选择和设计。
多孔材料的孔径大小、孔隙结构
和孔隙率等参数会直接影响到多孔介质的冷凝效率和传热性能，因此
需要针对不同的应用场景选择不同的多孔介质材料、进行合理的孔隙
设计，以最大程度地发挥它们的优势。
此外，多孔介质的耐腐蚀性和
防污性也需要在实际应用中得到进一步的加强。
总的来说，多孔介质冷凝换热技术是一种十分有前途的热传递方式。
它具有高效、节能、环保等优点，将在未来的制冷、空调领域得到越
来越广泛的应用并发挥其重要作用。
针对上述问题，我们需要进一步加强研究，提高多孔介质冷凝换热技术的实际应用价值。
多孔介质燃烧技术
多孔介质燃烧技术
1. 引言
多孔介质燃烧技术近年来受到了广泛的关注。
通过改变燃料与空气的混合方式，多孔介质燃烧技术可以使燃烧更加均匀、增加燃烧温度、减少氮氧化物的排放等诸多优点。
本文将从多孔介质燃烧技术的基本原理、工程应用和未来发展趋势等方面进行论述。
2. 基本原理
多孔介质燃烧技术的主要原理是通过多孔介质将燃料和氧气进行混合，使得燃烧反应能够更加均匀和完全。
多孔介质可以是陶瓷、金属、陶瓷金属复合物等材料，其中具有许多微小孔隙。
在燃气通过多孔介质的过程中，会形成许多微小的涡旋或者湍流，这种流动能够达到更加均匀混合燃料和氧气的效果。
3. 工程应用
多孔介质燃烧技术已广泛应用于行业燃烧领域中。
例如，多孔介质燃烧技术应用于工业炉、锅炉和燃气轮机等设备中，已经显著提高了燃烧效率和能源利用率。
此外，多孔介质还可以用于燃气汽车发动机和燃料电池等领域，改善了燃料的利用率和减少了污染物的排放。
4. 未来发展趋势
未来，多孔介质燃烧技术将继续得到发展和推广。
目前已经有许多新的研究正在进行，例如将多孔介质应用于高温氧化、蜂窝状多孔
介质燃烧等方面的研究。
此外，多孔介质的材料研究也将得到进一步深入，从而提高多孔介质的性能和适用范围。
5. 结论
总之，多孔介质燃烧技术是一项应用广泛的新技术，在燃气应用和清洁能源方面具有很大的潜力。
通过进一步研究和发展，它将达到更高的效率和更广泛的应用。
多孔介质燃烧技术
多孔介质燃烧技术多孔介质燃烧技术1 多孔介质燃烧技术加入多孔介质的燃烧器由于对流，导热和辐射三种换热方式的存在，使燃烧区域温度趋于均匀，保持较平稳的温度梯度。
在燃烧稳定的同时还具有较高的容积热强度。
与自由空间燃烧相比，预混气体在多孔介质中的燃烧具有功率密度大，调节范围广，污染物排放低和结构紧凑等优点。
多孔介质预混燃烧特点是燃烧设备的热效率较高，其原因有以下两个方面：①燃气与空气预先充分混合, 在过剩空气很小的情况下也可达到完全燃烧,②由于辐射作用, 多孔介质的高温后部对低温的前部进行加热, 从而达到对未反应的燃气混合物的预热作用, 加快了燃烧速度。
因此对多孔介质传热传质和燃烧的研究具有重大的学术价值，已成为当前最活跃最前沿的研究领域之一。
传统的气体燃料燃烧主要是以自由火焰为特征的燃烧。
这种燃烧需要较大的空间，火焰周围温度梯度大，容易产生局部高温。
当温度高于1500℃时，NOx生成变得明显。
由于NOx的剧毒性，减少其排放也显得非常重要。
传统燃烧器的换热器主要以烟气辐射和对流换热为主，换热系数小。
多孔介质燃烧技术是一种新颖独特的燃烧方式。
其与自由空间燃烧的区别在于：（1）多孔介质的空隙率很大相对于自由空间有较大的固体表面积，因而有较强的蓄热能力；（2）多孔介质的存在使混合气体在其中产生剧烈的扰动，强化了换热。
（3）相对于气体来说多孔介质有较强的导热和辐射能力，可以使预混气体燃烧产生的部分热量从下游的高温区传递到上游的低温区预热未然混合气体，这样就提高了燃烧速率并可使燃料完全燃烧，减少了CO的排放；（4）多孔介质良好的换热特性是燃烧区域温度迅速趋于均匀，保持了平稳的温度梯度，降低了最高温度水平，减少了NOx生成量；（5）辐射燃烧效率最高可达80%-90%，而常规辐射燃烧器对辐射的转换效率充其量为30%，在相同的热负荷下,多孔介质预混燃烧热效率较高，比本生式燃烧节约燃气30-50%。
与自由燃烧相比，多孔介质燃烧具有燃烧速率高、燃烧稳定性好、负荷调节范围大、容积热强度大、燃烧器体积小、燃气适应性好、烟气中污染物排放低、燃烧极限变宽、可燃用热值很低的燃气等优点。
多孔介质的压汞技术(上传)
非润湿相：接触角＞90°， 接Fra bibliotek角越大，非润湿性越好。
(a) 润湿相
(b) 非润湿相
图5 液体在固体表面的润湿程度
三、孔隙表征的压汞技术
2、压汞法的特点 压汞法的特点：
（1）类似于气体吸附； （2）仅测量开孔； （3）测量范围：3.6mm~1mm； （4）易操作、技术成熟。
图6 PoreMaster GT 33/60 系列压汞仪
实验过程中,汞液被压入多孔
样品中,导致毛细管中的汞柱长度
发生变化,从而引起电容器的电量
发生变化，电量的变化会被压汞仪
通过传感器识别为汞量的变化，压
汞仪通过测量汞的变化量来测量多
孔材料的孔隙特征（汤永净，
2015）。
图7 压汞实验测量原理图（汤永净，2015）
四、压汞数据获取与分析
迟滞现象表示汞遗留在孔 中，与注汞与退汞的接触 角θ有关。
侵 入
CO2吸附法 He比重法
图4 孔隙表征方法（据罗超，2014）
三、孔隙表征的压汞技术
1、压汞法的原理 汞对一般固体不润湿，欲使汞进入孔需施加外压，外压越大，
汞能进入的孔半径越小（Washborn方程：D=(4σcosθ)/P）。 测量不同外压下进入孔中汞的量即可知相应孔大小的孔体积。
润湿相：接触角＜90°， 接触角越小，润湿性越好。
9.47
0.05
吸附存在毛细管凝聚的现象，利用与 该现象相关的Kelvin方程计算的孔径 rk。 rk与真实孔径r的误差受温度误 差的影响，随孔径的增大而增大。
20
18
0.10
50
39.3
0.21
100
64.6
0.35
四、压汞数据获取与分析
多孔介质
0.引言近年来，随着中国经济的迅猛发展，能源和环境问题越来越成为人们关注的重点。
我国经济快速发展需要消耗大量的能源，同时要兼顾环境保护，走人类与自然协调发展的可持续发展道路。
然而我国面临着能源供需矛盾突出、环境污染日趋严重和生态遭到持续破坏等一系列问题。
其中能源供给紧张可能会成为我国经济发展的薄弱环节。
因此，拓宽能源供给渠道、挖掘和开发使用低品位或低热值的能源，同时寻求有利于环境保护的高效洁净燃烧技术，无疑会成为解决上述问题的有力支持。
近年来，许多新的燃烧技术不断涌现，其中多孔介质燃烧技术具有优越的特性和广泛的应用前景。
多孔介质燃烧技术又称PMC(PorousMediaCombustion)技术，是最近十余年国际燃烧领域发展的一种全新的燃烧方式。
相比燃烧时存在局部高温的“有焰”燃烧，这种燃烧没有明火焰，NO，和CO等污染物的生成显著降低(可达70％以上)。
由于整体温度的显著提高和辐射传热的增加，燃烧热利用效率大大提高(有些情况甚至超过50％)。
另外PMC技术对使用低热值(劣质)燃料(高炉煤气、有机废气等)也有明显的优势。
由于集节能、减排、环保于一身，PMC技术被国际燃烧界誉为是2l世纪最有发展前途的燃烧技术，国内哈工大秦裕琨院士的课题组称其为“划时代的燃烧技术”。
目前在日本、德国和美国，PMC技术已成功应用于冶金、机械、化工、陶瓷等行业的一些燃气炉窑上。
鉴于该技术的重要性，国内的重点高校和研究所纷纷开展对该技术的研究，建立了相应的试验台，但是由于缺乏产学研的渠道以及没有解决多孔介质材料的寿命问题，PMC技术目前在国内没有实现工业化。
宝钢研究院于2010年8月在一台2MW功率的加热炉上实现了多孔介质燃烧技术的应用，填补了国内空白。
1.多孔介质燃烧技术的概念气体在多孔介质中的燃烧都可以称为滤过燃烧口，即气体(可燃气体和氧化剂)流过多孔介质孔隙过程中发生的燃烧过程。
按照多孔介质性质及研究重点不同，可以划分为以下几个方向：多孔惰性介质中的燃烧技术、催化性多孔介质中的燃烧技术、可燃多孔介质中的燃烧、多孔介质的燃烧合成或烧结技术等。
多孔介质流体输运及应用分析
多孔介质流体输运及应用分析随着科技的发展和产业的进步，流体输运成为了许多领域不可或缺的关键技术。
在此过程中，多孔介质流体输运作为一种研究热点得到了广泛关注。
本文将就多孔介质流体输运及应用分析进行探讨。
一、多孔介质的特性多孔介质是由细小的空间被分隔开的小孔空间组成的介质。
这些小孔之间的间隙构成了实际上可供流体流动的通道。
流体在多孔介质中的运动特性与其他固体相比有很大的区别。
多孔介质的物理性质随着孔隙度和孔隙大小变化而变化。
孔隙度值描述了多孔介质的空隙程度，是介质中孔隙体积与整个介质体积之比。
孔隙度越大，介质中的孔隙也越多，复杂度也越高。
孔隙度的值通常在0到1之间。
孔隙大小也不能忽视。
孔径直接影响到流体分布、传质和传热。
孔径可以用孔隙结构中与流体物理交互的通道尺寸来描述。
孔径范围决定了多孔介质的特性，影响着多孔介质流体运动的性质及其输运的特点。
二、多孔介质的流体输运现象多孔介质流体输运过程中的现象包括：Darcy定律、渗透率、吸附及流体从孔隙中的脱排等。
Darcy定律描述的是流体通过多孔介质的速度和施加的压力之间的关系。
Darcy 定律可以描述在稠密流动情况下多孔介质中的流体运动。
许多情况下，Darcy定律可以想象为空气、水或油向土壤中渗透的运动。
多孔介质的渗透率是多孔介质中能够传递流体的程度。
渗透率与多孔介质的孔隙度、孔径以及介质的物理性质有很大关系。
渗透率一般由实验测量来得到，但也可以通过计算或数值模拟方法得到。
吸附是一种有利于物质传输的现象，保留或附加在多孔介质固体表面。
吸附过程中的物理与化学交互作用可以影响介质中的流体。
在土壤科学、环境保护和石油开采领域，吸附过程在多孔介质传输模式的研究中都是重要的因素。
流体从多孔介质中的脱排是一种涉及水和油田开采、垃圾填埋场、土壤污染等多种领域的重要现象。
在多孔介质中运动流体与孔隙中的介质、硅合物或钙碳酸盐反应生成沉积物，这种沉积物也可以形成过滤层。
沉积物会减少流体的流动速度，增加传质和传质距离，总的来说它会改变多孔介质的流动特性。
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12.4.3 可压缩流动的求解策略可压缩流动求解中速度、密度、压力和能量的高度耦合以及可能存在的激波导致求解过程不稳定。
有助于改善可压缩流动计算过程稳定性的方法有(仅适用于基于压力求解器）以接近于滞止条件的流动参数进行初始化(即,压力很小但不为零,压力和温度分别等于进口总压和总温)。
在迭代过程的最初几十步不求解能量方程。
设置能量方程的亚松驰因子等于1,压力的亚松驰因子0.4,动量的亚松驰因子0.3。
求解过程稳定后再加入能量方程的求解,并将压力的亚松驰因子提高到0.7。
设置合理的温度和压力限制值以避免求解过程发散。
必要时,先以较低的进、出口边界压力比进行求解,然后再逐步升高压力比直到预定工况。
对于低Mach 数流动,也可以先求解不可压缩流动,然后以所得到的解作为可压缩流动的迭代初值。
某些情况下,也可以先求解无粘性流动作为迭代初值。
2.5 无粘性流动在高Re数流动中,惯性力相对于粘性力而言起支配作用,可忽略粘性的影响。
例如高速飞行器在空气动力学方案分析阶段可以采用无粘性流动计算初步确定外形,然后进行粘性计算,将流体粘性和湍流粘性对升力和阻力的影响计入。
无粘性流动计算的另一个用途是给复杂的流动提供好的迭代初值。
对于特别复杂的问题有时这是唯一能使求解过程进行下去的方法。
无粘性流动的计算求解Euler 方程。
其中质量方程与粘性流动的相同:其动量方程与粘性流动的相比,没有粘性应力项粘性耗散项能量方程与粘性流动相比,式(2.34) ~ 式(2.36)中符号的意义与粘性流动控制方程的相同见(2.1.1 ~ 2.1.3 节)。
2.6 多孔介质模型多孔介质(Porous Media)模型可用于模拟许多问题,包括流过填充床、滤纸、多孔板、布流器、管排等的流动。
多孔介质模型在流体区上定义(见17.2.1 节)。
此外,一个被称为多孔阶跃面(porous jump)的多孔介质模型的一维简化可用于模拟已知速度−压降特性的薄膜。
多孔阶跃面在界面区上定义。
多孔阶跃面比多孔介质模型更健壮,收敛性更好.应 ANSYS FLUENT 参考手册 12首选采用。
2.6.1 基于表观速度的多孔介质动量方程对于单相介质和多相介质,多孔介质模型可以使用表观速度或物理速度形式的公式。
基于表观速度的多孔介质模型根据多孔介质区中的体积流量率计算表观相速度或混合物速度。
基于表观速度的多孔介质模型能够较好模拟多孔介质区内部的压力损失。
但是在多孔介质区与非多孔介质区的交界面处的表观速度与的速度是相同的,不能反映实际速度变化所引起的动量变化,对计算精度不利。
多孔介质模型通过在动量方程中增加源项来模拟计算域中多孔性材料对流体的流动阻力。
该源项由两部分组成即Darcy 粘性阻力项和惯性损失项其中,D 和 C 分别为粘性阻力和惯性损失系数矩阵。
这个负的动量源项导致多孔介质单元中的压力降。
同时,在全部变量的输运方程和连续性方程中,瞬态项变为,其中 γ 为孔隙率。
对于简单的均匀多孔介质,分别在系数矩阵D和C中对角线项代入1/α和 C2,而其它项为零,则有:其中ɑ为渗透率C2为惯性阻力系数。
也可以用速度大小的幂函数来模拟阻力:式中C0和C1为经验系数,且C0的单位为SI制。
采用幂函数时压力降为各向同性的。
2.6.2 Darcy 粘性阻力项多孔介质中流动为层流时,典型情况下压力降与速度成正比, 即多孔介质模型简化为 Darcy 定律:于是,在三个坐标方向上的压力降为式中1/αij为系数矩阵D 的项Δni为多孔介质在三个坐标方向上的厚度。
2.6.3惯性损失项当速度比较高,或模拟多孔板和管排时,有时可忽略渗透项.只保留惯性损失项,则多孔介质方程简化为或写成三个坐标方向上的压力降:式中,C2,ij为系数矩阵C中的项Δni为多孔介质在三个坐标方向上的厚度。
2.6.4 多孔介质中能量方程的处理对多孔介质修正了扩散项和瞬态项的能量方程为其中Ef为流体总能；Es为多孔介质基体固体总能r为孔隙率；为流体焓的源项，keff为多孔介质的有效导热系数，采用流体导热系数（包括湍流有效导热系数）kf与多孔介质中固体材料的导热系数ks的体积加权平均：采用 UDF 可以定义各向异性的有效导热系数。
孔隙率γ 定义为多孔介质区中流体的体积分数，也就是介质中空的部分所占的比例。
孔隙率影响传热计算、输运方程中的非稳态项、以及介质中的化学反应和体积力。
如果希望模拟介质为全空（即没有固体介质）的情况，应给定孔隙率等于1。
2.6.5 多孔介质中湍流的处理在多孔介质中，当介质的渗透性很大且介质的几何尺度与湍流涡的尺度不发生相互作用时，可以认为固体基体对湍流的生成和耗散率没有影响。
但其它情况下应降低多孔介质中湍流的影响。
当采用湍流模型时（LES 除外），可通过将多孔介质指定为层流区（Laminar Zone）。
而使湍流粘性μt为零来抑制多孔介质区中湍流效应。
此时，进口湍流量被输运穿过多孔介质区，而其对流体混合及动量的影响被忽略，同时介质中湍流生成被置为零。
2.6.6 粘性阻力系数和惯性阻力系数阻力系数一般是基于流体在多孔介质中的表观速度定义的。
阻力源项的计算可以采用相对速度或绝对速度。
选择 Relative Velocity Resistance Formulation（相对速度阻力公式），选项可以更精确计算有动网格和运动参考坐标系时的源项。
对于高度各向异性的多孔介质，当使用基于压力求解器时，选择Alternative Formulation非常规公式，选项可以使求解过程更稳定。
采用非常规公式时，通过多孔介质的压力损失取决于速度矢量第i 个方向分量的大小计算粘性阻力系数和惯性阻力系数的方法如下：(1) 已知压力降，计算基于表观速度的阻力系数使用多孔介质模型时，FLUENT假定单元中没有多孔介质的固体基体，即单元是100%开孔的（100% open），且所给定的阻力系数值是基于这一假设的。
在已知流体流过实际设备中多孔介质的压力降Δp与速度的关系时，可计算 C2。
流体流过开孔率为open%的多孔板时，基于实际流动速度的压力损失系数 KL定义为式中V%open为流过多孔板的实际流速。
对于 100%开孔时的压力损失系数值，有式中V100%为流过开孔率100%多孔板时的流速。
而在相同流量下,速度与开孔率成反比,将 KL折算为100%开孔时的压力损失系数值阻力系数 C2为单位厚度多孔板的压力损失系数式中Δn为多孔板厚度。
(2) 使用 Ergun 公式计算通过层床的阻力系数在湍流时，层床用渗透率和惯性损失系数模拟。
对于多种类型的层床，在较宽的 Re 数范围内阻力系数可以采用半经验的Ergun 公式计算：当层床中为层流时，忽略式(2.51)中的第二项，可得Blake - Kozeny方程：式中μ为粘性系数，Dp为平均颗粒直径，L为床厚度，ε 为孔隙率，其定义为孔隙体积与层床总体积之比。
比较式(2.40)、式(2.42)和式(2.51)，可得各方向粘性阻力系数和惯性损失系数(3) 使用经验公式计算流过多孔板湍流的阻力系数流过锐边孔多孔板的压力损失系数可以采用 Van Winkle 等的公式计算（适用于孔呈等边三角形布置的情况):式中,为通过板的流量；Af为孔的总面积；Ap为板的总面积；C为适用于不同Re数范围和不同孔径厚度比D/t情况下的系数，t/D > 1.6且Re > 4000 时（Re 数的特征尺寸为孔径，特征速度为孔内的速度）C≈0.98。
利用式(2.55)和式中v为表观速度而非孔内的流速。
与式(2.42)比较可得在垂直于板方向的阻力系数 C2：(4) 用实验数据计算流过纤维状材料层流的阻力系数在已知任意排列的纤维材料的无量纲渗透率 B 与纤维体积分数之间关系的情况下，粘性阻力系数1/α可由无量纲渗透率的定义 a 为纤维直径确定。
(5) 用压力降与速度关系实验数据计算阻力系数可以用通过多孔介质的压力降Δp与速度v 关系的实验数据确定阻力系数。
设实验数据用二次多项式拟合为式中a1和a2为拟合系数。
动量方程源项为单位长度的压力降，即式中Δn 为多孔介质厚度。
则比较式(2.38)和式(2.58)及式(2.59)，可得阻力系数和该方法也可以用于多孔阶跃面。
2.6.7基于物理速度的多孔介质模型FLUENT 默认情况下，在多孔介质中使用按体积流量率计算的表观速度。
表观速度（Superficial Velocity）与物理速度（Physical Velocity）即真实速度的关系为式中γ为介质的孔隙率。
由于孔隙率小于1流体流入多孔介质中物理速度会提高，而表观速度不反映出来。
为精确模拟多孔介质中的流动，应求解物理速度，而不是表观速度。
(1) 单相多孔介质模型，单相流动情况下各向同性多孔介质中的通用标量输运控制方程为体积平均质量方程和动量方程为式(2.65)中最后一项代表多孔介质对流体的粘性阻力和惯性阻力。
采用物理速度求解时，式(2.65)中的两个阻力系数仍以表观速度计算（见本节2.6.6）FLUENT将其转换为与物理速度公式相应的值。
入口质量流量亦是以表观速度计算的。
对于相同的入口质量流量和阻力系数对于表观速度或物理速度均应得到相同的压力降。
(2) 多相多孔介质模型可以使用物理速度多孔介质公式模拟包含有多孔介质区的多相流。
关于多相流理论见第5章。
各向同性多孔介质中第 q 相的通用变量的控制方程取如下形式：其中γ为孔隙率；p q为第q相的物理密度；ɑq为第q 相流体体积分数；为第q 相的速度；为第q 相通用扩散系数；为源项。
质量方程和动量方程为通用变量控制方程(2.66)适用于Euler 多相流模型的所有输运方程。
质量方程和动量方程为式中最后一项为多孔介质中的动量阻力源项。
该项由两部分组成粘性损失项和惯性损失项。
K 为渗透率，C2为惯性阻力系数，二者均为(1 −γ)的函数。
能量方程为式中Qsp为多孔介质中固体表面与第q 相的传热量。
默认情况下，FLUENT 假定多孔介质的固体与多相流体之间处于热平衡，则且但也可以用求解用户定义标量（UDS）的方式单独求解多孔介质固体的导热方程：这时如仅考虑对流换热，有式中hq,eff为有效传热系数，Ts为多孔介质固体表面温度。
2.6.8 多孔介质模型的限制和求解策略多孔介质模型的假定和限制条件多孔介质对湍流影响的模拟是近似的。
当在运动坐标系中应用多孔介质模型，多孔介质采用相对速度形式的阻力公式时，动量方程可以采用相对速度形式或绝对速度形式。
当多孔介质区中在流动方向上压力降较大时（例如渗透率α 较小或惯性系数C2较大），收敛速度较慢。
解决收敛性问题的最好方法是估算多孔介质压力降的合适的迭代初值，并以分块（Patch）的方式初始化，使多孔介质区上、下游的初始压力差满足该压力降值。