
**接 fluent 多孔介质(泡沫金属)流动传热仿真研究**
一、引言
随着能源与环境问题的日益突出,相变储能技术因其高效、环保的特性受到了广泛关注。其中,泡沫
金属作为一种多孔介质,因其良好的导热性能和较大的比表面积,常被用于相变储能材料。本文将针
对 fluent 多孔介质(特别是泡沫金属)的流动传热仿真进行研究,重点探讨其相变储能过程及梯度
孔隙结构对流动传热的影响。
二、流动传热仿真背景
在进行 fluent 仿真时,流动传热过程主要依赖于描述流体和固体间热量传递的数学模型。这些模型
包括了流体流动的 Navier-Stokes 方程和描述热量传递的能量守恒方程等。在多孔介质中,尤其是
泡沫金属,其复杂的孔隙结构和较高的比表面积使得流动传热过程更为复杂。
三、泡沫金属相变储能仿真
1. 热平衡方程或热非平衡方程的应用
在相变储能过程中,泡沫金属内部的热量传递涉及到固液相变过程。此时,我们可以使用热平衡方程
或热非平衡方程来描述这一过程。热平衡方程主要关注系统在某一时刻的热量平衡状态,而热非平衡
方程则考虑了系统在相变过程中的非平衡热力学行为。通过这些方程,我们可以模拟泡沫金属在相变
过程中的温度变化和热量传递。
2. 固液传热系数的确定
固液传热系数是描述固体和液体间热量传递速率的关键参数。在 fluent 中,我们可以通过用户自定
义函数(UDF)来定义固液传热系数。这需要我们根据实验数据或理论计算,得到泡沫金属与流体间
的传热系数,并将其编写成 UDF,输入到 fluent 中进行仿真。
四、梯度孔隙结构泡沫金属流动传热仿真
泡沫金属的孔隙结构对其流动传热性能有着重要影响。梯度孔隙结构的泡沫金属,其不同区域的孔隙
大小和分布存在差异,这会导致流体在不同区域的流动和传热行为有所不同。通过 fluent 仿真,我
们可以研究这种梯度孔隙结构对流体流动和传热的影响,从而优化泡沫金属的设计。
五、多孔介质固液传热系数的 UDF 编写
在 fluent 中,UDF 的编写是进行复杂仿真的关键步骤之一。对于多孔介质固液传热系数的 UDF 编
写,我们需要根据实际实验数据或理论计算结果,确定传热系数与流体速度、温度等参数的关系。然