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具有孔隙率阶梯分布的多孔介质内的传热与流动性能

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简介:
本研究探讨了具有孔隙率呈阶梯状分布的多孔材料内部热量传递和流体动力学特性,分析其在不同工程应用中的潜在价值。 为了研究孔隙率阶梯分布多孔介质内的传热与流动特性,本段落采用了局部热平衡假设,并考虑到流体密度随温度变化的影响。通过引入扩展的Brinkman-Forchheimer-Darcy模型进行修正,建立了水平方向上具有孔隙率阶梯分布特性的多孔介质自然对流数值模型,并利用有限体积法进行了计算分析。 通过对该数值模型进行实验验证,本段落深入探讨了孔隙率阶梯分布对于传热和流动的影响。研究结果表明,在相同的温差条件下,当大孔隙率为高温壁面时达到稳态的时间比小孔隙率为高温壁面的情况要短;流体的速度场主要受到孔隙率分布的控制作用,且最大流速随雷诺数(Ra)及温差的变化而增加。此外,无论是否靠近高、低温壁面,最大流速均出现在大孔隙率接近壁面的位置。同时观察到高温侧的平均努谢尔数随着雷诺数的增大而上升,在对数值lgRa大于4时,继续提高雷诺数对于平均努谢尔数的变化影响较小。

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    本研究探讨了具有孔隙率呈阶梯状分布的多孔材料内部热量传递和流体动力学特性,分析其在不同工程应用中的潜在价值。 为了研究孔隙率阶梯分布多孔介质内的传热与流动特性,本段落采用了局部热平衡假设,并考虑到流体密度随温度变化的影响。通过引入扩展的Brinkman-Forchheimer-Darcy模型进行修正,建立了水平方向上具有孔隙率阶梯分布特性的多孔介质自然对流数值模型,并利用有限体积法进行了计算分析。 通过对该数值模型进行实验验证,本段落深入探讨了孔隙率阶梯分布对于传热和流动的影响。研究结果表明,在相同的温差条件下,当大孔隙率为高温壁面时达到稳态的时间比小孔隙率为高温壁面的情况要短;流体的速度场主要受到孔隙率分布的控制作用,且最大流速随雷诺数(Ra)及温差的变化而增加。此外,无论是否靠近高、低温壁面,最大流速均出现在大孔隙率接近壁面的位置。同时观察到高温侧的平均努谢尔数随着雷诺数的增大而上升,在对数值lgRa大于4时,继续提高雷诺数对于平均努谢尔数的变化影响较小。
  • COMSOL仿真气相沉积中规律
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    本研究利用COMSOL软件模拟分析了气相沉积过程中多孔介质内部孔隙率的变化规律,为优化材料制备工艺提供了理论依据。 COMSOL Multiphysics 是一款功能强大的多物理场仿真软件,在工程、物理、化学及生物学等领域得到广泛应用。在材料科学领域,特别是气相沉积(Chemical Vapor Deposition, CVD)技术的研究中,COMSOL 软件能够帮助科研人员模拟和分析实验条件下的物理现象与过程。CVD 是制备薄膜材料的关键技术之一,通过对其沉积过程的仿真研究,可以更好地理解影响沉积速率、薄膜质量及晶体生长等关键参数的各种因素。 多孔介质作为一类具有复杂内部结构的材料,在自然环境和工业应用中普遍存在,如催化剂载体、过滤器和储气装置。其中,孔隙率是衡量这些材料性能的重要指标之一,它表示了孔隙体积占总体积的比例,并直接影响到材料的渗透性、机械强度及热传导能力等特性。借助 COMSOL 软件对多孔介质中孔隙分布规律进行建模与仿真分析,则能够揭示出流体流动和传输过程中孔隙结构所起的作用。 相关文件包括一个关于气相沉积与多孔介质孔隙率分布研究主题的Word文档、HTML页面以及若干张图片及文本资料。这些内容可能涵盖了该领域内的研究背景介绍、理论模型构建方法、模拟实验过程描述及其结果分析等方面,例如“引言.txt”和“非等温模型应用探讨.txt”等文件中就包含了对上述课题的详细说明。 使用 COMSOL 软件进行气相沉积条件下的多孔介质孔隙率分布情况仿真研究,有助于优化材料制备工艺并提升最终产品的性能与质量。同时,这些模拟结果还可以为实验设计提供理论依据,并有可能预测潜在的问题从而减少不必要的试验成本和时间投入。 通过仿真的方式来探究 CVD 技术在多孔介质中应用的潜力,不仅可以提高薄膜材料均匀性和其他相关属性的表现水平,还能促进新型材料的设计与开发工作。例如,在优化反应气体浓度、温度及压力等参数的基础上,可以实现对多孔结构内部特性的精准调控,并进一步改善其机械强度、化学稳定性以及吸附能力等方面。 在使用 COMSOL 对多孔介质中的孔隙率分布规律进行模拟时,研究者需要选择适当的物理场接口(例如流体力学、热传导和质量传递等),并结合自定义方程及边界条件来更准确地反映实际的物理过程与复杂几何形状。此外,该软件还提供了强大的可视化展示功能,能够生成各种图表如等值线图、矢量图以及三维渲染图像以直观呈现多孔介质中的流体流动特性及其变化趋势。 综上所述,通过 COMSOL 对气相沉积技术和多孔材料中孔隙率分布规律进行模拟研究不仅有助于深入理解相关物理现象与化学反应机制,还能为实际应用过程中工艺参数的优化提供重要指导和支持。
  • QSGS_随机四参数_LBM__
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    本研究运用LBM方法探讨了随机四参数模型在多孔介质中孔隙流动特性,分析了不同条件下流体动力学行为。 使用随机四参数生成法可以创建多孔介质,并且能够调整孔隙率。
  • 二维圆形生成及调控
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    本研究探讨了二维圆形多孔介质的创建方法及其孔隙率调节技术,旨在优化材料性能以适应不同应用场景的需求。 在MATLAB中生成二维圆形多孔介质,并能够控制孔隙率。
  • 平衡UDF_Fluent换系数__udf_换__
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    本资源提供了一种用于FLUENT软件的用户自定义函数(UDF),专注于计算多孔介质中的热平衡及换热系数,适用于复杂传热问题的研究与仿真。 UDF 用于 Fluent 多孔介质模型的非热平衡状态下的局部换热系数。
  • 二维模型: porous_2D_2D___模型_
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    porous_2D_2D是一款专注于研究多孔介质特性的二维模拟软件。它提供了深入分析流体流动与物质传输机制的功能,适用于科学研究和工程应用。 绘制2D多孔介质模型以解决多孔介质模拟的模型建立问题。
  • 理论及应用
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    《多孔介质中的传热传质理论及应用》一书深入探讨了多孔材料中热量和物质传递的基本原理及其在工程领域的实际应用,为相关学科的研究与技术开发提供了宝贵的理论支持。 关于多孔介质的相关求解问题以及如何利用多孔介质理论简化模型的研究。
  • OpenPNM:一个网络建模Python工包.zip
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    OpenPNM是一款开源的Python软件包,专门用于多孔介质中的传输现象研究与教学。它提供了一套灵活而强大的框架来构建、操作和分析各种孔隙网络模型。 OpenPNM 是一个多孔介质孔隙网络建模的 Python 包。它是一个开源项目,旨在为多孔介质研究人员提供一个现成的框架来执行各种孔隙网络模拟。OpenPNM 的主要功能包括使用邻接矩阵表示稀疏结构的方法,以及创建任意模型的能力。
  • HYDRUS 中迁移
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    本研究利用HYDRUS软件探讨了多孔介质中水流及伴生溶质迁移机制,分析了不同条件下污染物扩散行为和规律。 HYDRUS 是一款运行在 Windows 操作系统下的环境模拟软件,主要用于研究变量饱和多孔介质中的水流及溶质迁移问题。该软件包含二维和三维有限元计算功能,能够模拟水、热以及多种溶质的运移情况,并且配备了一个参数优化算法,用于逆向估计各种土壤条件下水分压力和溶质迁移的相关参数。HYDRUS 拥有直观易用的图形用户界面,支持数据预处理、生成结构化与非结构化的有限元网格并展示计算结果。