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使用Fluent模拟水在多孔介质中的流动

几何和边界设置

这是一个二维模型。上部为压力入口边界，右下角为压力出口边界，上半部分蓝色为流体腔体，下半部分绿色为多孔介质，其他边为墙壁边界。

流体使用Fluent材料库中的液态水。

Fluent中模拟多孔介质中流动的方法为：在动量方程中添加相应的粘性阻力项和惯性阻力项。

 图中：1表示渗流速度方向，2表示粘性阻力系数，3表示孔隙率。

模拟结果

对以上条件进行稳态求解。

结果表明：当改变渗流速度方向和孔隙率时，对计算的速度分布没有影响。

不同粘性阻力系数时不同速度分布如下所示：
无多孔介质区域


多孔介质粘性阻力系数为2.111E6


多孔介质粘性阻力系数为2.111E8


多孔介质粘性阻力系数为2.111E10

结果分析

从以上结果可以看出多孔介质粘性阻力系数越小，速度分布结果越接近于无多孔介质的流动。而关于粘性阻力系数的计算，可以使用Ergun公式、其他经验公式或者实验数据的拟合。更多说明点此链接。

思考

对于Fluent使用添加源项对多孔介质进行模拟的方法与使用Darcy定律、Brinkman-Forchheimer方程等进行计算的差别有哪些？他们的模拟结果会有什么不同？这些问题还需要进一步研究。
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