fluent多孔介质资料搜集
多孔介质介绍
Fluent自带了一个多孔介质的例子，catalytic_converter.cas，是一个汽车尾气催化还原装置，其中绿色部分为催化剂部分其他设置就不说了，只说说与多孔介质有关的设置。
在建立模型时，必须将多孔介质单独划分为一个区域，然后才可以在设置边界条件时将这个区域设置为多孔介质。
1、在zone中选中该区域，在type中选中fluid，点set来到设置面板。
2、在Fluid面板中，选中Porous zone选项，如果忽略多孔区域对湍流的影响，选中Laminar zone。
3、首先是速度方向的设置，在2d中，在direction-1 vector中填入速度方向，在3d中，在direction-1 vector和direction-2 vector中填入速度方向，余下的未填方向，可以根据principal axis得到。
另外也可以用Update From Plane Tool来得到这两个量。
4、填入粘性阻力系数和惯性阻力系数，这两个系数可以通过经验公式得到。
在catalytic_converter.cas中可以看到x方向的阻力系数都比其他两个方向的阻力系数小1000倍，说明x方向是主要的压力降方向，其他两个方向不流通，压力降无限大。
（经验公式可以看帮助文件，其中有详细的介绍）。
随后的Power Law Model 中两个系数是另一种描述压力降的经验模型，一般不使用，可以保留缺省值0。
5、最后是Fluid Porosity，这个值只在模型选择了Physical Velocity 时才起作用，一般对计算没有影响，这个值要小于1。
补充：这个值在计算热传导时也起作用。
下面是改变一些参数后的比较。
1、速度方向的改变：原case：1、0、0 和0、1、0 y=0截面的速度矢量图修正case：-0.7366537、0.06852359、0.6727893 和0.6694272、-0.06727878、0.7398248 y＝0速度矢量图2、修改Porosity值为0.5 原case，y＝0截面修正case，y＝0截面：修正case，且打开solver面板中的Physical Velocity选项：最后比较一下有多孔介质和无多孔介质对流场的影响。
ANSYS Fluent多孔介质
ANSYS Fluent多孔介质模型简介
多孔介质是指内部含有众多空隙的固体材料，如土壤、煤炭、木材、过滤器、催化床等。
若采用详细的模型结构及网格划分处理，则会因为过多的网格数目而使计算量非常大，不能满足工程上的实际需求，而多孔介质模型实质上是将多孔介质区域结合了以经验假设为主的流动阻力，即动量源项。
图1、多孔介质模型的应用
ANSYS Fluent中可将所需区域设定为多孔介质模型（见图2），在cell zone conditions中勾选porous zone（通常认为在多孔介质模型内由于阻力原因，流动状况为层流，故而同时勾选laminar zone）。
在其界面中，可设置方向、粘性阻力系数、惯性阻力系数以及孔隙率等参数。
其中粘性阻力系数及惯性阻力系数可通过多种方式确定其具体数值，如试验法（风速及压降的曲线拟合）、Ergun方程法、经验方程法等等。
图2、ANSYS Fluent中多孔介质模型的设置界面通过一个简单的仿真案例进行描述：一个用于汽车尾气净化的催化剂装置，其中类似蜂窝结构的区域可认为是多孔区域模型（见图3）。
在ANSYS Fluent中设置求解器、材料、多孔区域、边界条件等，初始化后进行仿真计算（多孔介质问题的初始化应采用standard initialization，见图4）。
结构后处理中可得到结构内部的速度场、压力场结果（见图5）
图3、汽车尾气净化器流动仿真
图4、ANSYS Fluent初始化界面
图5、不同截面的速度场云图、压力场云图及压力曲线。
fluent多孔介质模型
多孔介质是由多相物质所占据的共同空间，也是多相物质共存 的一种组合体，没有固体骨架的那部分空间叫做孔隙，由液体或气 体或气液两相共同占有，相对于其中一相来说，其他相都弥散在其 中，并以固相为固体骨架，构成空隙空间的某些空洞相互连通。
多孔介质模型可以应用于很多问题，如通过充满介质的流动、 通过过滤纸、穿孔圆盘、流量分配器以及管道堆的流动。
用Van Winkle方程计算带方孔的多孔板上压强的损失。方程的 提出者认为该方程适用于呈三角形分布的等距方孔板的湍流计算，具 体形式如下：
式中m为通过板的质量流量，fA为孔的总面积，pA板的总面积(固体 与孔的和)，D/ t孔直径与板厚之比,C是随雷诺数和D/t变化的系数，其 值可以通过查表获得。在t/D>1.6,且Re>4000时，C近似等于0.98，其中 雷诺数是用孔的直径做特征长，孔中流体的速度做特征速度求出的。
多孔介质模拟 方法是将流动区域 中固体结构的作用 看作是附加在流体 上的分布阻力。
动量方程 能量方程的处理 阻力系数的推导 操作步骤（实例）
后处理
2
计算流体力学控制方程
div u div grad S t
时间项
对流项 变数
扩散项 扩散系数 0
D 0 0 C 0 C11 C 13 v x 12 13 vx x 1 D 0 v v C 0 C C 0 23 y 22 22 23 v y y 21 2 C D33 C 0 C33 31 32 33 v z z vz 0
△Py, △Pz分别是x,y,z三个方向的压力降。△nx, 别是多孔介质在x,y,z三个方向的真实厚度。
Fluent计算多孔介质模型资料
广东省深圳市宝安区沙井辛养社区西部工业园 TEL:+86-755-3366-8888 FAX:+86-755-3366-0612Fluent计算多孔介质模型资料这是一个多孔介质例子，进口速度为0.01m/s,组份为液态水和氧气，其中氧气从多孔介质porous jump 渗透过去，如何看氧气在tissue中扩散的。
porous jump的face permeability1 a=e-8 m_2thickness 设为0.0001pressure jump coefficient为默认porous zone设置如下：direction vector 1, 1,viscous resistance 100 eachinertial resistance 100 eachporosity 0.1边界条件设置如下：Ab – wall - defaultBc – wall – defaultBe – porous jump – face permeability 1e-8, porous medium thickness0.0001Cd – outflow rating – 0.5De – wall – defaultDefault interior – interiorDefault interior001 – interiorDefault interior019 – interiorEf – wall - defaultFg – outflow rating – 1Fluid - porous zone - direction vector 1, 1, viscous resistance 100 each,inertial resistance 100 each, porosity 0.1Gh- wall - defaultHi – wall - defaultHk - porous jump same conditions as otherIj – outflow – 0.5Jk – wall – defaultKl – wall – defaultLa – velocity inlet – 0.01 m/s, temperature 300K, 0.5 mass fraction O2 Lfluid – porous zone - direction vector 1, 1, viscous resistance 100 each,inertial resistance 100 each, porosity 0.1Pipefluid – fluid – default (no porous zone)Models – species transport – water and oxygen mixtureVariations – different boundary conditions at top and bottom (outflow, wall ect)注意,其中porous zone在gambit中设置为fluid，在fluent中设置为porous zone边界条件设置如下：Ab – wall - defaultBc – wall – defaultBe – porous jump – face permeability 1e-8, porous medium thickness0.0001Cd – outflow rating – 0.5De – wall – defaultDefault interior – interiorDefault interior001 – interiorDefault interior019 – interiorEf – wall - defaultFg – outflow rating – 1Fluid - porous zone - direction vector 1, 1, viscous resistance 100 each,inertial resistance 100 each, porosity 0.1Gh- wall - defaultHi – wall - defaultHk - porous jump same conditions as otherIj – outflow – 0.5Jk – wall – defaultKl – wall – defaultLa – velocity inlet – 0.01 m/s, temperature 300K, 0.5 mass fraction O2 Lfluid – porous zone - direction vector 1, 1, viscous resistance 100 each,inertial resistance 100 each, porosity 0.1Pipefluid – fluid – default (no porous zone)Models – species transport – water and oxygen mixtureVariations – different boundary conditions at top and bottom (outflow, wall ect) 注意,其中porous zone在gambit中设置为fluid，在fluent中设置为porous zone。
FLUENT多孔介质条件
多孔介质的动量方程
多孔介质的动量方程具有附加的动量源项。 源项由两部分组成， 一部分是粘性损失项(Darcy)， 另一个是内部损失项：
其中 S_i 是 i 向(x, y, or z)动量源项，D 和 C 是规定的矩阵。在多孔介质单元中，动量损 失对于压力梯度有贡献，压降和流体速度（或速度方阵）成比例。 对于简单的均匀多孔介质：
Figure 1:多孔区域的流体面板
定义多孔区域
正如定义边界条件概述中所提到的，多孔区域是作为特定类型的流体区域来模 拟的。亚表明流体区域是多孔区域，请在流体面板中激活多孔区域选项。面板会自动扩展到 多孔介质输入状态。
定义穿越多孔介质的流体
在材料名字下拉菜单中选择适当的流体就可以定义通过多孔介质的流体了。如 果你模拟组分输运或者多相流， 流体面板中就不会出现材料名字下拉菜单了。 对于组分计算 ， 所有流体和/或多孔区域的混合材料就是你在组分模型面板中指定的材料。 对于多相流模型， 所有流体和/或多孔区域的混合材料就是你在多相流模型面板中指定的材料。
6. 7.
如果合适的话，限制多孔区域的湍流粘性。 如果相关的话，指定旋转轴和/或区域运动。
在定义粘性和内部阻力系数中描述了决定阻力系数和/或渗透性的方法。如果你使用多孔动 量源项的幂律近似，你需要输入多孔介质动量方程5中的 C_0和 C_1来取代阻力系数和流动 方向。 在流体面板中（下图）你需要设定多孔介质的所有参数，该面板是从边界条件菜单中打开的 （详细内容请参阅边界条件的设定一节）
在多孔介质区域三个坐标方向的压降为：
其中为多孔介质动量方程1中矩阵 D 的元素 vj 为三个方向上的分速度，D n_x、D n_y、以及 D n_z 为三个方向上的介质厚度。 在这里介质厚度其实就是模型区域内的多孔区域的厚度。 因此如果模型的厚度和实际厚 度不同，你必须调节1/a_ij 的输入。.
FLUENT中多孔介质参数的设置有关问题
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(2008-12-1420:28:12)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(2008-12-1320:08:07)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。
多孔介质参考资料
多孔介质条件多孔介质模型可以应用于很多问题，如通过充满介质的流动、通过过滤纸、穿孔圆盘、流量分配器以及管道堆的流动。
当你使用这一模型时，你就定义了一个具有多孔介质的单元区域，而且流动的压力损失由多孔介质的动量方程中所输入的内容来决定。
通过介质的热传导问题也可以得到描述，它服从介质和流体流动之间的热平衡假设，具体内容可以参考多孔介质中能量方程的处理一节。
多孔介质的一维化简模型，被称为多孔跳跃，可用于模拟具有已知速度/压降特征的薄膜。
多孔跳跃模型应用于表面区域而不是单元区域，并且在尽可能的情况下被使用（而不是完全的多孔介质模型），这是因为它具有更好的鲁棒性，并具有更好的收敛性。
详细内容请参阅多孔跳跃边界条件。
1、多孔介质模型的限制如下面各节所述，多孔介质模型结合模型区域所具有的阻力的经验公式被定义为“多孔”。
事实上多孔介质不过是在动量方程中具有了附加的动量损失而已。
因此，下面模型的限制就可以很容易的理解了。
● 流体通过介质时不会加速，因为事实上出现的体积的阻塞并没有在模型中出现。
这对于过渡流是有很大的影响的，因为它意味着FLUENT 不会正确的描述通过介质的过渡时间。
● 多孔介质对于湍流的影响只是近似的。
详细内容可以参阅湍流多孔介质的处理一节。
2、多孔介质的动量方程多孔介质的动量方程具有附加的动量源项。
源项由两部分组成，一部分是粘性损失项 (Darcy)，另一个是内部损失项：∑∑==+=313121j j j j ijj ij i v v C v D S ρμ 其中S_i 是i 向(x, y, or z)动量源项，D 和C 是规定的矩阵。
在多孔介质单元中，动量损失对于压力梯度有贡献，压降和流体速度（或速度方阵）成比例。
对于简单的均匀多孔介质：j j i i v v C v S ραμ212+= 其中a 是渗透性，C2是内部阻力因子，简单的指定D 和C 分别为对角阵1/a 和C2，其它项为零。
FLUENT 还允许模拟的源项为速度的幂率：()i C C j i v v C v C S 10011-==其中C_0和C_1为自定义经验系数。
fluent中多孔介质设置问题
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。
Gambit中划分网格之后，定义需要做为多孔介质的区域为fluid,与缺省的fluid分别开来，再定义其名称，我习惯将名称定义为porous;2。
在fluent中定义边界条件define-boundary condition-porous(刚定义的名称)，将其设置边界条件为fluid,点击set按钮即弹出与fluid边界条件一样的对话框，选中porous zone与laminar复选框,再点击porous zone标签即出现一个带有滚动条的界面；3。
porous zone设置方法：1）定义矢量：二维定义一个矢量，第二个矢量方向不用定义，是与第一个矢量方向正交的；三维定义二个矢量，第三个矢量方向不用定义，是与第一、二个矢量方向正交的；（如何知道矢量的方向：打开grid图，看看X,Y,Z的方向，如果是X向，矢量为1,0,0,同理Y向为0,1,0，Z向为0,0,1,如果所需要的方向与坐标轴正向相反，则定义矢量为负）圆锥坐标与球坐标请参考fluent帮助。
2）定义粘性阻力1/a与内部阻力C2：请参看本人上一篇博文“终于搞清fluent中多孔粘性阻力与内部阻力的计算方法”，此处不赘述；3）如果了定义粘性阻力1/a与内部阻力C2,就不用定义C1与C0，因为这是两种不同的定义方法，C1与C0只在幂率模型中出现，该处保持默认就行了；4）定义孔隙率porousity，默认值1表示全开放，此值按实验测值填写即可。
完了，其他设置与普通k-e或RSM相同。
总结一下，与君共享!终于搞清fluent中多孔粘性阻力与内部阻力的计算方法Experimental data that is available in the form of pressure drop against velocity through the porous component, can be extrapolated to determine the coecients for the porous media. To e ect a pressure drop across a porous medium of thickness, n, the coecients of the porous media are determined in the manner described below.If the experimental data is:Velocity P ressure Drop(m/s) (Pa)20.0 78.050.0 487.080.0 1432.0110.0 2964.0。
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1、多孔介质数值模拟
用fluent计算，多孔介质的数值模拟是怎么设置的？最好详细点，谢谢！
多孔介质模型比较复杂，建议用多孔阶跃模型，后者是前者的二维简化，设置简单，比前者更易用，计算也容易收敛。
只需要设置如下三个参数：
1、face pemeability（面渗透性）
2、Porous Medium Thickness(多孔介质的厚度）
3、Pressure-Jump Coecient（压力阶跃系数）
这三个参数，1、3可以根据压降与速度的函数关系式直接计算得出，比较简单，这里无法弄出公式，就不打了。
2、求教fluent中多孔介质使用的公式应该如何确定？
多孔介质里fluent做了大量简化主要设置孔隙率粘性系数和阻力系数孔隙率由材料提供商直接提供粘性系数和阻力系数可通过压力降与速度降的几组实验得出这在fluent 帮助文件里有说如果不用很精确或没有实验条件可由达西定律近似得出。
追问我看一些例子里有人说要运用udf自定义函数来确定公式，那请问是处理多孔介质问题是都需要运用udf自定义公式？
回答是的如果要精确模拟多孔介质内的情况一定要UDF 。
因为FLUENT中自带的设置模型过于简单所以如果你想得到精确解就一定要UDF 目前很多课题组专门做FLUENT 多孔介质编程方面的研究非常复杂如果你跟本人一样多孔介质只是模拟的一小部分建议还是简化处理不然会相当麻烦。