多孔介质-Fluent模拟

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(7.19-13)

调整以后的压力损失系数为8。注意第二项,必须将其转化为单位厚度孔板的压力损失系数。假设孔板厚度为1.0mm,这时的惯性损失就如下:

注意,对于非均质多孔介质,这些参数必须在其它几个方向也进行计算。

(7.19-14)

使用ergun方程来提取填充床多孔介质参数

第二个例子是填充床模型计算,在湍流流动中,填充床模型中包含渗透和惯性阻力。其中能用来提取合适的常数的方法是ergun方程,半经验相关系数能够运用与很广范围的雷诺数和多种流化床:

(7.19-15)

当流体流动为层流的时候,根据blake-kozeny方程以上方程的第二项就可以忽略:

(7.19-16)

方程中是粘性系数, 是平均颗粒粒径, 是床厚度, 是孔隙率, 定义为孔隙体积除以流化床区域体积.比较 Equations 7.19-4 and 7.19-6 与 7.19-15, 各个方向的渗透阻力系数和惯性阻力系数如下:

(7.19-17)

and

(7.19-18)

使用经验公式来提取孔板湍流多孔介质模型输入参数

第三个例子采用van winkle方程来计算矩形孔板压降的多孔介质模型输入。

文献中作者采用的上矩形孔等边三角形板表达式如下:

式中

= the area of the plate (solid and holes)板的总面积

(7.19-19)

= 孔板质量流率

= the free area or total area of the holes孔的总面积

= a coefficient that has been tabulated for various Reynolds-number ranges不同雷诺数和不同D/t对应的系数

and for various

= the ratio of hole diameter to plate thickness孔直径与板厚度的比值

当t/D>1.6而且Re>4000,系数C大约为0.98,其中re数是基于孔直径和孔内

速度。

整理方程7.19-19,并带入以下关系式:

(7.19-20)

并被板厚度相除,,得到:

(7.19-21)

式中v是虚假速度,而不是孔里面的速度。比较方程7.19-6,可以看出垂直与板平面方向的常数c2如下:

(7.19-22)

使用查表数据得到流过纤维毯的层流多孔介质参数

考虑由随机分布的玻璃纤维组成的毛毯和过滤板。做为blake-kozeny方程的替代方法,可以选择列表的实验数据,这些数据可以运用于很多过滤板

volume dimensionless fraction of permeability solid of glass wool material 0.262 0.258 0.221 0.218 0.172 0.25 0.26 0.40 0.41 0.80 式中,a是纤维直径,用于方程7.19-4中,可以很简单的从给定的纤维直径和体积分数得到。

根据实验压降和速度数据得到多孔介质系数

对应于多孔介质内速度的压降实验数据,能够推广来得到多孔介质参数。 厚度为的多孔介质对应的压降,其多孔介质参数由如下参数决定:

如果实验数据是如下:

Velocity (m/s) Pressure Drop (Pa) 20.0 50.0 80.0 110.0 78.0 487.0 1432.0 2964.0

这时根据这些数据得到一个xy二维曲线,并得到以下方程:

(7.19-23)

式中, 是压降,v是速度。

注意,动量方程的一个简化版本就是将压降与源项进行相关,如下:

or

(7.19-24)

(7.19-25)

因此比较方程7.19-23和方程7.19-2,得到曲线参数:

(7.19-26)

式中

.

Likewise, 同理

kg/m , and 多孔介质厚度,

, 被假设为1m,惯性阻力系数,

(7.19-27)

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