多孔介质模型工作流

选择多孔介质模型并将其与多孔区域关联。接下来,选择多孔介质热平衡或多孔介质热非平衡模型。或者,选择多孔介质曳力模型来表示压力损失。

  1. 要在计算域中定位多孔介质,可以跨该多孔介质创建一个单独的流体区域。选择区域 > [区域],并确保类型设为流体区域。
  2. 在物理连续体中,按顺序激活以下物理模型:
    组合框 模型
    时间 任何
    材料

    对于单相流:

    气体或液体

    对于多相流:
    • 材料:多相
    • 多相模型:欧拉多相 (EMP) 或混合多相 (MMP)
    流体 任何
    状态方程 任何
    粘滞态 任何
    可选模型
  3. 如果要考虑多孔介质中的热效应(在使用电化学模型时需要),根据要建模的热情况,执行以下某项操作:
    热情况步骤
    多孔区域内的固体和流体不处于热平衡状态。 对于物理连续体,选择以下模型:
    组合框 模型
    多孔介质能量 多孔介质热非平衡

    该模型可对区域中的流体温度求解一个能量输运方程,并对固体温度求解另一个能量输运方程。

    可选模型 多相相互作用
    创建相间相互作用后,固相的热传递系数和相互作用面积密度分布将显示在区域中的相间相互作用节点的物理值节点下。
    多孔区域内的固体和流体处于热平衡状态。 从多孔介质能量组合框中选择多孔介质热平衡。该模型对单个能量传输方程进行求解。请参见多孔介质热平衡模型。
  4. 如果要在不受温度影响的情况下对多孔介质中的电磁建模,从可选模型中选择电磁模型。
  5. 右键单击连续体 > [物理] > 模型 > 多孔介质 > 多孔相节点,并创建新的多孔相。
  6. 对于多孔相(多孔相 > [相]),按顺序选择下列模型:
    组合框 模型
    材料 固体
    状态方程 任何
    可选模型

    如果固相导电,选择电磁。

    电动势(自动选定)

    要对多孔固相中的离子组分通量建模,选择电化学,然后选择固态离子模型。

    请参见电化学模型参考和固态离子模型参考。

    要对电池电极活性材料内的离子传输进行建模,选择电化学和次网格颗粒插层模型,请参见子网格颗粒插层模型参考。

    要模拟表面反应,选择表面化学。请参见表面化学模型参考。
  7. 如果使用多孔介质热非平衡模型,则定义相间相互作用:
    1. 右键单击 [物理] > 模型 > 多相流相互作用节点,然后选择新建 > [固相] > [液相]。这将在相间相互作用下创建新的 [相间相互作用] 节点。
    2. 对于 [相间相互作用],选择下列模型:
      组合框 模型
      可选模型 要计算多孔区域的固相和液相之间的能量传递,激活:
      • 多孔相物理连续体相互作用
      • 多孔相物理连续体能量传递

      请参见多孔相物理连续体相互作用模型。

  8. 展开 [相] > 模型 > 固体节点,并定义多孔介质的材料属性。
  9. 如果正在模拟电磁,可以在 [相] > 初始条件 > 电势节点下指定多孔介质中的电势初始值。
  10. 如果在多孔相中使用固态离子或电动势模型,则在区域 > [多孔区域] > [多孔相] > 物理值 > 弯曲节点下指定相应相的弯曲。由于此设置指定了多孔相的弯曲,因此其不同于在多孔介质模型区域设置中指定的弯曲,请参见步骤 13.d。
  11. 如果正在模拟多孔固相中的离子组分通量,则在[相] > 模型 > 固态离子 > 电化学物质组分节点下指定电化学组分。
  12. 要将多孔固相与区域关联,选择 [相] 并将区域设为步骤 1 中创建的多孔介质区域。
  13. 展开[区域] > 物理值节点:
    1. 要指定整体多孔介质的压降,设置多孔惯性阻力和多孔粘性阻力。
    2. 对于多相混合物流,为每个相选择[区域] > 相条件 > [相] > 物理值 > 多孔惯性阻力。选择方法属性的值,并指定所选张量的每个分量值。

      对多孔粘性阻力重复该操作。

      在[区域] > 物理值 > 多孔惯性阻力和多孔粘性阻力中,方法属性分别自动设为混合物多孔惯性阻力和混合物多孔粘性阻力。

    3. 要指定流体在多孔介质中所占的分数,将孔隙率设为 0 和 1 之间的值。请参见孔隙率。
    4. 要指定多孔介质中两点之间的实际(卷积)路径长度与连接这两点的直线路径的长度之比,将弯曲设为大于等于 1 的值。
  14. 对于欧拉多相,选择区域 > [区域] > 物理条件节点,然后将多孔介质阻力选项设为以下选项之一:
    多孔介质阻力选项 设置
    电阻

    如果要指定欧拉相的多孔粘度,则使用此选项。

    1. 选择[区域] > 相条件 > [欧拉相] > 物理值节点,然后指定以下内容:
      • 不可减少饱和度
      • 多孔粘性阻力
    渗透率

    使用该选项,通过引入相对渗透率,模拟多孔介质中多个液相的影响。

    1. 选择[区域] > 相条件 > [欧拉相] > 物理值 > 不可减少饱和度节点,然后指定适当的值。
    2. 选择[区域] > 物理值 > 固有渗透率节点,然后指定适当的值。
    3. 选择[区域] > 物理条件 > 相对渗透率选项节点,然后将选项设为以下选项之一:
      选项 设置
      幂律
      1. [区域] > 相条件 > [欧拉相] > 物理值 > 最大渗透率节点,然后指定适当的值。
      2. 选择[区域] > 物理值 > 幂律指数节点,然后指定适当的值。
      用户自定义
      1. [区域] > 相条件 > [欧拉相] > 物理值 > 相对渗透率节点,然后指定适当的值。
      2. 选择[区域] > 物理值 > 幂律指数节点,然后指定适当的值。
    有关更多信息,请参见区域设置。
  15. 编辑区域 > [区域] > 边界 > [边界] > 物理条件节点,并指定边界条件。
    如果使用多孔介质热非平衡模型,则指定:
    • 壁面边界处的相热能指定。
    • 接触界面边界处的热规范。

    请参见多孔介质热非平衡模型的热边界条件。

  16. 展开[区域] > 相条件 > [相] > 物理值节点,并指定多孔相的体积分数。
  17. 如果使用多孔介质热非平衡模型,展开[区域] > 相条件 > [相间相互作用] > 物理值节点,然后指定固体相的传热系数和相互作用面积密度分布。