內(nèi)部具有孔隙的固體物質(zhì)稱為多孔介質(zhì),通常大自然中的多孔介質(zhì)具有復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu),很難用模型或者參數(shù)去表征。多孔介質(zhì)和流體的耦合流動過程中的物質(zhì)輸運問題廣泛應(yīng)用于從生物學(xué)到地球物理學(xué)等多學(xué)科中。例如河床的孔隙尺度會影響溶質(zhì)在河流中的運移和分散;細胞膜的滲透性對細胞內(nèi)物質(zhì)的交換有著至關(guān)重要的作用;地質(zhì)層的孔隙結(jié)構(gòu)會影響石油的開采率。更好的認識多孔介質(zhì)內(nèi)部流體的滑移規(guī)律和流動特性,對很多領(lǐng)域和行業(yè)都會有很大的幫助,因此對流體和多孔介質(zhì)耦合流動的研究具有重要的意義。尤其是湍流橫掠多孔介質(zhì)時交界面處的邊界條件并沒有成熟的理論研究,仍然需要深入的研究和探索。本文基于前人的研究基礎(chǔ),采用數(shù)值模擬和實驗研究相結(jié)合的方法研究了湍流流體橫掠多孔介質(zhì)的流速分布、滑移規(guī)律以及傳質(zhì)機理。本文建立純流體和多孔介質(zhì)的流動區(qū)域三維數(shù)值模型,通過挖空固態(tài)相形成孔隙結(jié)構(gòu)通道的方式構(gòu)建多孔介質(zhì)區(qū)域的三維模型。采用單域法進行模擬,即在純流體和多孔介質(zhì)區(qū)域使用相同的控制方程,因此不需要在流-固交界面處再進行邊界條件的處理。將三維模型導(dǎo)入Fluent軟件中并使用標準k-ε模型來閉合方程組,通過變化仿真的參數(shù)來研究孔隙率、相對水深和... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１自然界中存在的多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)??環(huán)路熱管是具有極高傳熱性能的元件，由蒸發(fā)器、冷凝器、儲液??器和蒸汽液體管道組成

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???ｌｉ７??麟??＾￣Ｑ??圖１－２流體橫掠多孔介質(zhì)流速分布示意圖??Ｐ｛ｕｂ￣Ｑ）?（１－６）??其中為流－固交界面處的滑移速度，２為多孔介質(zhì)內(nèi)部橫截面的??平均流速，為滑移系數(shù)。另外Ｂｅａｖｅｒｓ和Ｊｏｓｅｐｈ在矩形的流體通道??中放置由多孔塊組成的多孔介質(zhì)進行實驗研宄驗證了上述的滑移速??度經(jīng)驗公式。??繼交界面邊界條件研宄的先驅(qū)后，很多學(xué)者提出了不同的處理方??法。Ｎｅａｌｅ及Ｎａｄｅｒ１３３１、Ｖａｆａｉ及Ｋｉｍ｜３４Ｈ人為自由流和多孔介質(zhì)交界面??處速度和剪力需要進行同時連續(xù)的處理。Ｏｃｈｏａ－Ｔａｐｉａ和Ｗｈｉｔａｋｅｒ［３５’３６】??在交界面的研究中，利用體積平均法對不同的區(qū)域進行表征分別得到??了其控制方程，通過不同控制方程之間的差異提出了在交界面處的應(yīng)??力跳躍邊界條件：??丄生－生??５ｙｆ?４ｋ?ｌｉｎｕｒ??式中ｓ為孔隙率，為滲透率，被認為是應(yīng)力跳躍系數(shù)的定義。??并且Ｏｃｈｏａ－Ｔａｐｉａ和Ｗｈｉｔａｋｅｒ預(yù)測應(yīng)力跳躍系數(shù)的取值范圍是??［－１，１．４７］〇??Ｃｈａｎｄｅｓｒｉｓ及Ｊａｍｅｔ１３７１在自由流和多孔介質(zhì)之間引入了非均句相??９??

圖１－３多種實驗測速系統(tǒng)或裝置??經(jīng)過科技的快速發(fā)展，后來逐漸出現(xiàn)了很多可以非侵入的測量流??體速度的直接測量裝置


本文編號：2905983