基于N-S方程的泡沫陶瓷渗流微观数值模拟

摘要

用喉道和孔隙体构造孔径均匀,高度有序的泡沫陶瓷微观结构,孔隙之间的连通性用配位数描述。用N-S方程描述孔隙中的流体运动,建立数学模型,将流体力学理论引入到渗流力学中,通过对两种具有不同配位数的泡沫陶瓷渗流过程进行微观数值模拟,获得陶瓷微孔道中的流速场和压力场分布状况。计算结果表明,由于孔隙结构对渗流过程的影响,在相同压差的条件下,配位数为3的Ⅰ型泡沫陶瓷渗透流量比配位数为4的Ⅱ型泡沫陶瓷渗透流量高21.29％,Ⅰ型泡沫陶瓷渗透性能明显优于Ⅱ型泡沫陶瓷.孔隙拓扑结构是影响泡沫陶瓷宏观渗透性能的重要因素,具有相同宏观统计参数(如孔隙率)的泡沫陶瓷,也会由于孔隙的分布方式不同而在性能上存在差异.研究结果对于多孔陶瓷制备与性能研究具有重要意义。