多孔介质模型

摘要： 针对经编鞋面透气多孔导致伯努利吸盘无法稳定抓取的问题,将经编鞋面简化成多孔介质模型,建立了伯努利吸盘抓取经编鞋面稳态过程的数学模型;利用Fluent软件对伯努利吸盘抓取经编鞋面稳态过程进行了数值模拟分析,并对伯努利吸盘抓取经编鞋面稳态过程进行了试验研究。结果表明:吸附力与供气压力呈正比例关系、与吸盘和经编鞋面的间距呈指数函数关系;试验获得伯努利吸盘抓取经编鞋面稳态下的最优状态,即在经编鞋面重力一定条件下,当间距为0.8 mm、吸附力等于经编鞋面重力时,供气压力最优。

摘要： 为了深入研究主装药的装填密度对点火药燃气在药床内传播特性的影响,搭建了某大口径密实装药床点传火系统试验平台,试验拍摄记录了火焰序列图及部分测压点压力变化情况;采用多孔介质模型模拟药室内的颗粒药床,建立了与试验装置对应的点传火系统模型,对点火药燃气在颗粒药床中的流动过程进行数值模拟,将模拟计算结果与试验结果进行对比,验证模型的可靠性,再计算不同装填密度下燃气在药床内温度场和压力场的传播特性。结果表明,计算所得与试验拍摄的火焰传播序列过程及试验测得的压力曲线均吻合较好,验证了模型的可靠性;在任意孔隙率条件下,0~10 ms时,火焰阵面轴向位移的发展较快,轴向速度由25~30 m·s^(-1)减小到10 m·s^(-1),而10~40 ms轴向速度逐渐减小到2~3 m·s^(-1);同样,在任意孔隙率条件下,火焰阵面径向位移的发展集中在2.2~3.0 ms时段内,且3.0 ms时径向速度都将减小到20~22 m·s^(-1),但较大的孔隙率初始时刻的径向速度较大;当孔隙率由0.3增大至0.5时,药室内不同位置处的压力差由0.24 MPa减小到0.20 MPa,压力差减小了16.7%,点火的均匀性和瞬时性提高。随着孔隙率增大,点火传播过程中药室内火焰阵面的轴向和径向阻力减小,火焰阵面沿轴向的扩展位移越大,轴向和径向上的火焰传播初速度也越大,但末速度趋于一致;药室内的压力越小,药室内的压力差也减小。

摘要： 丝网除雾器广泛地用于低温多效蒸馏海水淡化(MED)装置中,用来去除蒸汽中携带的盐水液滴。随着计算机技术的发展,数值模拟越来越多地作为实验辅助手段,应用于工程设计和研究中。采用多孔介质模型对丝网除雾器进行建模,通过Fluent软件进行CFD模拟,分析了丝网除雾器的性能及其影响因素,对实际工程项目中的除雾器设计提出优化改进建议。

摘要： 为建立低温供热堆热工水力系统的计算流体力学(CFD)仿真模型,针对供热堆堆芯燃料组件结构复杂的特点,采用多孔介质模型对堆芯环形燃料组件进行简化建模,多孔介质的孔隙率、渗透率以及惯性阻力系数通过对1组环形燃料组件精细化CFD模拟结果,采用多孔模型进行拟合得到。典型运行工况的计算结果表明:针对复杂几何采用多孔介质模型简化能大幅提高计算的经济性,多孔介质模型能正确反映参数整体分布趋势,堆芯入口最大流量分配不均匀系数为1.07。本文研究结果对基于环形燃料组件的低温供热堆中热工水力安全设计具有参考价值。

摘要： 针对非织造布企业生产的针刺非织造布初阻力性能评估问题,基于多孔介质模型对纯涤纶针刺非织造布的阻力特性进行数值研究,分析了浸胶工艺处理、喷湿处理、无尘空气流速、温湿度、非织造布厚度对其阻力性能的影响。研究结果表明:浸胶和喷湿处理后阻力增大,流速越大,阻力越大;在50~100°C温度区间内,在流速、温度一定条件下,相对湿度增大,阻力显著减小;在0~50°C温度区间内,在流速、温度一定条件下,相对湿度增大,阻力无明显减小;常态、喷湿态未浸胶和常态浸胶针刺非织造布,在流速、相对湿度一定条件下,温度增大,阻力增大;喷湿态浸胶针刺非织造布在流速、相对湿度一定条件下,温度增大,阻力减小;在厚度一定条件下,流速规律性增大,阻力之间的差值近似为等差数列;在流速一定条件下,厚度规律性增大,阻力之间的差值近似为定值。

摘要： 准确预测蒸汽发生器的管内外耦合传热、管内流量分配及管外三维流动传热对U形管和螺旋管蒸汽发生器的传热和结构优化设计具有重要意义。本文基于多孔介质两流体模型研发了通用蒸汽发生器三维热工水力特性分析程序SGTH-Porous3D,并利用实验数据对程序进行了验证。提出了基于局部坐标系的直管、U形弯头和螺旋管管束通用多孔介质参数化方法,建立了壳侧三维粗网格分析模型以及适用于U形管、螺旋管的管内单相、两相流动传热模型,发展了管侧流体三维并联多通道简化方法以及管壳侧跨尺寸网格数据映射和耦合传热方法。结果表明:SGTH-Porous3D程序可预测U形管和螺旋管等多型蒸汽发生器管、壳侧三维流动传热特性,可支撑蒸汽发生器的三维传热设计和流致振动分析。

摘要： 受近海养殖空间限制及环境污染问题的影响,近年来,海上养殖业逐渐向深远海发展。然而,深远海的气候更为恶劣复杂,为保障养殖装备的结构安全,需对其进行水动力特性研究。以养殖装备的网衣作为研究对象,使用多孔介质理论对网衣结构进行建模,采用开源CFD软件OpenFOAM进行数值模拟研究,探究了网衣与规则波和聚焦波的相互作用。结果表明,在规则波输入下,随着密实度和特征速度的增大,网衣阻力逐渐增加,随着特征长度的增加,网后波浪的透射系数逐渐增加;在聚焦波输入下,波浪的频域分布没有显著变化,随着网目尺寸的增大,网衣阻力逐渐增加。最后,综合数值计算的结果,将雷诺数和KC数作为输出参数,建立了极端波浪下多孔介质网衣阻力的预报模型。

摘要： 由于沿海区域的限制以及愈加严重的环境污染,渔业养殖正从近海走向深远海。深远海海域的海况更加恶劣,给养殖装备的设计与性能评估带来新的挑战。为解决该问题,对极端波浪与养殖装备网衣结构的相互作用开展研究。基于waves2Foam建立数值波浪水池,极端波浪模拟采用基于NewWave理论的聚焦波模型,网衣结构模拟采用多孔介质模型,并通过与Morison模型计算的网衣受力等效分析,获得多孔介质模拟网衣结构阻力系数的直接估计方法。然后将多孔介质模型嵌入waves2Foam中,开展聚焦波与网衣结构相互作用的数值模拟,同时开展水槽试验,验证数值模拟的准确性。基于数值模拟结果,系统地分析了不同网衣密实度及不同波浪参数下网衣结构的升阻力特性以及网衣结构对波浪场的扰动规律。研究表明:聚焦波波峰幅值和网衣密实度对网衣结构的升阻力影响较大,且升力峰值出现在阻力为0的时刻;网衣结构对聚焦波的时空演化特性有影响,改变了聚焦波波形。

摘要： 柔性网衣作为渔业养殖的重要组成部分,其水动力的计算分析对网箱的安全使用至关重要。基于桁架模型和多孔介质模型对柔性网衣和流场单向耦合计算的数值模拟方法进行了研究。通过code_aster软件基于桁架模型计算出网衣变形后节点坐标和网衣受力,然后将节点坐标导入OpenFOAM识别出网衣变形后的多孔介质区域,并基于多孔介质模型模拟水流作用下网衣周围的流场和计算网衣的受力。为了验证模型的正确性,将不同工况对圆形网衣的数值模拟结果与物理试验数据进行比较,包括code_aster中计算的网衣变形形状、OpenFOAM模拟的网衣周围流场以及在code_aster和OpenFOAM中计算的网衣受力。计算结果表明,圆形网衣在单纯来流下变形明显,与试验结果保持一致,证明了网衣变形和水动力单向耦合方法的准确性。

摘要： 为探究天然气用印刷电路板换热器的流动不均匀性,建立了印刷电路板换热器多孔介质模型,并分析了该模型用于天然气流动特性预测的可行性。首先根据单通道的流动特性获得多孔介质模型参数,然后使用该模型对大尺度的印刷电路板换热器流场特性进行计算。结果表明:在层流(雷诺数Re≤1200)范围内,多孔介质模型能很好地预测实际模型的压力场和流动不均匀性,误差基本在5%以内;当Re=10000和通道数n=8时,增大通道长度有利于提高多孔介质模型预测实际模型的精度。

摘要： 本文基于多孔介质模型建立某ECS引射系统数值模拟模型,对比董军启公式阻力特性和凯斯阻力特性发现,两种公式计算的引射流量和被引射流量比试验值偏小,但引射比偏大;在引射流量相同的情况下,用董军启公式计算的被引射流量大,换热器阻力小,但凯斯模型的引射比更加接近试验值.对凯斯多孔介质模型计算结果运用熵和火积分析发现,熵和火积距离出口越近越均匀,质量平均熵和质量平均火积随着接近出口而增加,增加趋势由剧烈变为平缓.

摘要： 本文引入锯齿翅片Wieting阻力系数公式,应用多孔介质模型建立锯齿形翅片的叉流换热器芯体模型,通过数值模拟和阻力试验的对比,发现数值模拟值小于试验值,最大误差达到38.79％,运用小波分析得出预测误差随雷诺数的增大而减小.

摘要： 在对一种叶片环式空气滤清器进行阻力特性仿真分析时,采用两种多孔介质模型进行计算,通过对仿真计算结果与试验台架结果相对比,得到适用于此类叶片式空气滤清器仿真结算的多孔介质模型,为提高叶片式空气滤清器阻力特性仿真结算提供了一种有效途径.

摘要： 将AP1000蒸汽发生器U型换热管束通过多孔介质模型进行合理简化,实现了对一次侧下封头和换热U型管束的整体CFD模拟分析.文中详细介绍了蒸汽发生器U型换热管束多孔介质模型中体积孔隙率、流动阻力系数和渗透率等参数的设定,通过整体模拟结果与局部结构CFD模拟计算结果进行对比分析,表明对U型管束进行多孔介质模型简化是合理、准确的,而且通过多孔介质简化后的整体CFD模拟可以更好地研究一、二次侧换热对一次侧流阻特性的影响情况.

摘要： 文章对钾热管稳态传热工况进行了数值模拟研究。建立了包含热管管壁、吸液芯和气腔的数学模型。其中对吸液芯液体流动区域建立了多孔介质模型,该模型考虑了液体流动对热管传热性能的影响。利用PHOENICS3.6作为求解器对数学模型进行数值计算,得到了管壁温度分布,液体和气体的温度、压力和速度分布。分析模拟结果得到了钾热管内部各相工质传热传质机理。模拟结果与试验数据符合较好。

摘要： 为研究堵盖在初始分离及后续过程中与燃气的相互作用,应用CFD和动网格技术,结合接触判断及多孔介质模型,建立了堵盖接触分离及后续运动的物理模型.研究结果表明,堵盖与高压燃气的相互作用,使堵盖获得较高的冲击动能;同时相较于非接触式预留缝隙的处理方法,接触判断耦合多孔介质模型的方法,更准确的模拟出堵盖的分离延迟效应.

摘要： 在小范围尺度内，短距离的岩溶管道系统对降雨的响应是非常快的，CFP模型的误差范围要小于MODFLOW-2005模型的误差范围。贴合实际物理意义的CFP模型比传统等效多孔介质模型更加准确。可以为岩溶地区地下水研究，水资源合理开发利用等提供科学依据。

摘要： 铸造工艺中,欠铸缺陷属于铸件严重的缺陷之一.它的成因一般有以下几种:较低的流动性、较低的浇注温度以及流道设计欠妥.本文介绍了以多孔介质法为基础的流态数值模型的建立,创建并比较了无阻耗模型和多孔介质模型在螺旋线模具中对欠铸缺陷的预测。

摘要： 本文对平行流换热器芯体中流体的流动与传热性能进行研究,并用孔隙率、粘性阻力系数和惯性阻力系数等参数定义芯体,模拟分析了不同流量下平行流换热器芯体的流场和温度场.研究表明,当入口空气速度在1m/s～3.5m/s之间时,总传热系数K的模拟值与理论值相差6％～16.5％;空气压降的模拟值与Kim和Bullard的实验关联式计算值相差9.4％～23％;水侧压降与Blasisus的实验关联式计算值相差2.6％～5.3％.采用多孔介质模型的模拟方法能够节约计算资源和时间,计算结果较为准确.本文为平行流换热器芯体的整体性能研究提供一定帮助.

摘要： 冷凝器是核动力装置中的重要设备,是影响核动力装置总体重量和布置的重要因素.本文首先建立了冷凝器的二维多孔介质计算模型,代替常用的经验关系式法来计算冷凝器内的传热过程,并将其引入冷凝器优化设计.然后以减小冷凝器质量为目标,采用遗传算法对冷凝器进行优化计算,验证了引入数值方法的可行性,并且与使用传统经验公式的优化结果进行了比较,分析了两者之间的差异.

摘要： 本发明涉及一种基于裂缝多孔介质流体数学模型实现地下流体流动数值模拟的方法、设备及存储介质，包括步骤如下：(1)构建裂缝多孔介质流体数学模型；根据裂缝多孔介质的特点，提出一套描述流体流动的偏微分方程组。(2)通过步骤(1)构建的裂缝多孔介质流体数学模型实现地下流体流动数值模拟。本发明所提出的模型，综合考虑了流动流动过程中所涉及的物理现象，并将物理现象通过数学模型表征，对真实物理过程的描述更加准确，有效缓解了由于模型不准确导致的数值模拟效果不好的风险。

摘要： 本发明涉及一种基于裂缝多孔介质流体数学模型实现地下流体流动数值模拟的方法、设备及存储介质，包括步骤如下：(1)构建裂缝多孔介质流体数学模型；根据裂缝多孔介质的特点，提出一套描述流体流动的偏微分方程组。(2)通过步骤(1)构建的裂缝多孔介质流体数学模型实现地下流体流动数值模拟。本发明所提出的模型，综合考虑了流动流动过程中所涉及的物理现象，并将物理现象通过数学模型表征，对真实物理过程的描述更加准确，有效缓解了由于模型不准确导致的数值模拟效果不好的风险。

摘要： 本发明公开了采用层状非均质结构来设计回灌过程中的入渗介质达到促渗的目的。多孔介质结构是影响回灌过程中物理堵塞的的一个重要因素，采用不同粒径的石英砂来实现层状非均质结构设计来填装回灌入渗砂柱，所不同的是一部分砂柱的上层填装细质地的石英砂，下层填装粗质地的石英砂，而另一部分砂柱的填装方式正好相反。通过实验对比表明：对于上细下粗的多孔介质结构设计，水流运移方向是从细质地的石英砂到粗质地的石英砂，在两层砂土的交界处并无显著的堵塞发生，悬浮物主要集中在入口处，发生表层堵塞。本发明通过简单的刮挖、反冲洗等方式就能治理堵塞，具有设计方法简单，操作方便容易，成本低的有益效果，其主要用于保障入渗工程的入渗效率。

摘要： 本发明提供一种多孔介质渗流通道提取、模型训练方法、装置及设备，其中的方法包括：将多孔介质的原始图像划分成N个子区域图像；从N个子区域图像中选取M个子区域图像进行标注；对M个子区域图像及M个子区域图像中每个子区域图像对应的标注信息，进行扩增操作，以得到K个子区域图像及K个子区域图像中每个子区域图像对应的标注信息；基于K个子区域图像中的至少部分子区域图像及至少部分子区域图像中每个子区域图像对应的标注信息，对预设模型进行训练，得到图像分割模型；其中，图像分割模型用于提取多孔介质的渗流通道的信息。如此，提高了标注效率，且实现了小样本学习，大大提高了提取的多孔介质的渗流通道的信息的精度。

摘要： 本发明涉及的是用于致密储层数值模拟的多孔介质等效简化模型构建方法，它是基于岩石矿物颗粒压实和胶结协同作用降低储层孔隙空间的思想，建立致密多孔介质砂岩颗粒堆积三维简化几何形态模型；首先，建立等径球体砂岩颗粒相切微元体；通过瑞利分布函数，表征砂岩粒度分布规律，建立粒径服从瑞利分布的大球堆积结合小球填充的形态，粒径纵向随机交错排列构成三维球体堆积模型；引入协同系数表征致密多孔介质的压实作用和胶结物胶结作用对孔隙形态的影响；结合格子玻尔兹曼模拟方法对协同系数进行拟合，实现致密储层孔隙结构的三维简化几何形态模型构建。本发明能够体现致密储层地质成因和孔隙喉道的差异性表征及交替性分布，实现孔隙度及渗流能力。

摘要： 本发明提供一种多孔介质水气对流过程模拟的二维模型构建方法，构建二维孔隙网络；构建动态对流过程模拟模型，其中在弯月面更新模拟中引入Two motion事件，所述Two motion事件是在驱替过程和弯月面更新之间引入一个过渡状态，所述过渡状态将驱替过程和弯月面更新分为两个模拟步骤；基于动态对流过程模拟模型分析获取多孔介质孔径分布对对流过程的影响，所述影响具体为孔径分布越均匀，空气流出路径存在时间越长，被困于多孔介质中的空气越少。本发明通过在驱替过程和弯月面更新之间引入一个过渡状态，将弯月面在孔隙/孔喉中的运动认为是“Two motion”事件，显著抑制了二维孔隙网络水气对流过程模拟时弯月面的震荡，同时可以在相对较低的计算负担下准确描述对流模式的形态和演变。

摘要： 本发明公开一种基于迎风GFDM的储层多孔介质流温耦合模型计算方法，包括以下步骤：S1、建立储层的多孔介质流温耦合模型；S2、基于迎风GFDM对所述多孔介质流温耦合模型进行离散，得到多孔介质流温耦合模型的离散格式，其中在无需改造影响域情况下构建了处理热对流项的GFDM迎风格式。本发明提供一种基于迎风GFDM的储层多孔介质流温耦合模型计算方法，将GFDM应用到流温耦合问题的数值建模。

摘要： 本申请实施例公开了一种二维多孔介质的模型构建方法、装置、设备和存储介质，属于多孔介质模型重构领域。所述方法包括：获取二维多孔介质的二维构造区域；在二维构造区域中确定目标坐标；在待生成的第一圆形固相颗粒与二维构造区域中已有的圆形固相颗粒发生重叠的情况下，基于目标坐标，以及第一圆形固相颗粒的半径，获取第一圆形固相颗粒与已有的圆形固相颗粒之间的重叠度；若叠度小于阈值，则基于所目标坐标，在二维构造区域中生成第一圆形固相颗粒。本申请中，在生成二维多孔介质的模型时，考虑各个圆形固相颗粒的重叠度，保证二维多孔介质的孔隙度的可靠性，有效地提高了依据二维多孔介质的模型生成的多孔介质的可靠性。

摘要： 本发明公开了一种多孔介质模型中自发渗吸的研究方法、系统、装置及介质，其中方法包括：采用网格建模软件构建多个不同结构的多孔介质模型，确定所述多孔介质模型的进口面的体积流量相等；对所述多孔介质模型进行网格划分，导出网格文件；采用流体计算软件打开所述网格文件，设置所述多孔介质模型的参数，并运行所述流体计算软件；获取各个所述多孔介质模型对应的液态水相的体积分布云图，根据体积分布云图分析不同结构的多孔介质模型的自发渗吸结果。本发明通过构建多种结构的多孔介质模型，并采用计算流体力学软件实现各种结构对多孔介质液体自发渗吸过程的影响的研究，对多孔介质的研究具有重要意义，可广泛应用于多孔介质材料领域。

摘要： 本申请实施例公开了一种二维多孔介质的模型构建方法、装置、设备和存储介质，属于多孔介质模型重构领域。所述方法包括：获取二维多孔介质的二维构造区域；在二维构造区域中确定目标坐标；在待生成的第一圆形固相颗粒与二维构造区域中已有的圆形固相颗粒发生重叠的情况下，基于目标坐标，以及第一圆形固相颗粒的半径，获取第一圆形固相颗粒与已有的圆形固相颗粒之间的重叠度；若叠度小于阈值，则基于所目标坐标，在二维构造区域中生成第一圆形固相颗粒。本申请中，在生成二维多孔介质的模型时，考虑各个圆形固相颗粒的重叠度，保证二维多孔介质的孔隙度的可靠性，有效地提高了依据二维多孔介质的模型生成的多孔介质的可靠性。