Расчет пористых тел с теплопроводным каркасом

[Антон Владимирович 0]

Не подскажет ли просвещенная общественность, какую программу лучше использовать для расчета распределения температуры в жидкости/газе, протекающей в пористой среде, а также распределение темератур в каркасе (solid matrix) такой среды.

[Astor 0]

Можно считать во Fluent-е.

На их сайте мне встречалось несколько примеров CFD-расчетов такого рода задач.

[Антон Владимирович 0]

Если вы об этом,

<noindex>http://www.fluent.com/solutions/fuel_cells/appl4.htm</noindex>

то пример не слишком удачный - неубедительно, я не вижу, чтобы там была теплопроводность.

Изменено 24 января 2006 пользователем Антон Владимирович

[Astor 0]

Что касается теплопроводности, то мне приходилось просчитывать христоматийный пример для теплообменного оборудования типа "труба в трубе".

Во внешней трубе течет хладогент, а внутри - охлаждаемое рабочее тело. Между ними находится теплопроводящий solid.

А по поводу той задачи, которая вас интересует я имел ввиду следующий пример для fuel cells

<noindex>http://www.fluent.com/solutions/fuel_cells/appl3.htm</noindex>

[Grizz 1]

Для расчета неизотермической фильтрации можно использовать Star-CD или Fluent (или CFX). Причем для Fluent'a я могу точно сказать, что возможно решение в рамках двутемпературной модели (разная температура флюида и пористого какркаса)

[Astor 0]

Господа!

Проясните мне, пожалуйста, что представляют собой эти пористые каркасы?

Во fluel cells они служат в качестве преобразующих элементов в двигателях на основе водородного топлива.

Но что они представляют собой физически?

В смысле из какого материала они сделаны и какова технология их изготовления?

[Антон Владимирович 0]

А никто не видел конкретного примера расчета с помощью одной из CFD программ?

BTW - каркасы могут быть разные - от засыпки до вспененного металла, керамики и.т.д. Простейшая технология получения - спекание или прессование.

[Grizz 1]

Вы имеете ввиду задачи tutorial'a? Или собственные решенные задачи?

[Антон Владимирович 0]

Вы имеете ввиду задачи tutorial'a? Или собственные решенные задачи?

<{POST_SNAPBACK}>

Можно для начала и из стандартных примеров, но мне важна РАЗНАЯ температура флюида и каркаса.

[Astor 0]

->Антон Владимирович

Так, все-таки, поподробнее, что же представляют собой эти пористые каркасы?

[Антон Владимирович 0]

Каркас, матрица, есть еще ряд наименований (solid matrix) - условное название твердой части пористой среды если рассматривается задача течения "флюида" в пористом теле, а также в ряде других случаев. Если вопрос интересен, то чтобы нам не разводить флуд в ветке по CFD, попробуйте набрать в поисковике - там тысячи ссылок по технологии этого дела, а то я не специалист именно в производстве "швейцарского сыра".

[Astor 0]

-> Антон Владимирович

ОК. Мерси.

[Anpilov VN 0]

Это решение - похоже на Вашу задачу?

"Расчет реакторного блока Р11/1 установки И-7 для производства изобутана"

П.Е. Новосельцев, А.П. Скибин, М.Л. Федорова, А.С. Шадский, А.Н. Шакун.

<noindex>http://www.cadfem.ru/gallery/ours/doc/reactor_2.zip</noindex> 853 Kb (doc, zip)

[a_schelyaev 366]

Антон Владимирович

Учет теплопроводности в каркасе пористой среды является штатной функцией в FlowVision.

Пример решения подобной задачи подробно разобран в примере обучения.

Более подробно можно почитать на нашем сайте.

[Евгений_Красноярск 0]

Тема актуальная. У меня вот тоже есть задача фильтрации потока через пенокерамический фильтр. Важна динамика прогрева фильтра воздухом, перед тем как через него будут жидкий алюминий фильтровать. Но вот меня CFX неприятно удивил, он свойства самого пористого тела не учитывает - теплопроводность, теплоемкость, плотность. Фактически та модель пористого тела которая есть сводится к заданию падения давления, т.е. в области фильтра все пространство это воздух. Как учесть тепловые свойства пористого тела? Подскажите кто может.

[Grizz 1]

Евгений,

Мне кажется вы что-то путаете,

в CFX должна быть модель пористого тела,

т.е. уравнение для скорости(например закон Дарси), уравнение неразрывности.

При этом пользователем должны задаваться свойства пористого материала:

пористость и проницаемость.

То же самое и с уравнением энергии: вводятся эффективные значения теплопроводности и емкости.

[Евгений_Красноярск 0]

Может быть и путаю, я с этой задачей в первый раз сталкиваюсь и может не так CFX понял. Но вот посмотрите на картинки меню задания свойств домена (в прикрепленном рисунке)

В первом меню я указываю что домен пористый и что сквозь него течет воздух

во втором меню я могу только определить пористость и задать коэффициенты сопротивления - линейный и квадратичный.

Нигде в этих меню ничего про теплопроводящий каркас не сказано. Если свойства каркаса определяются свойствами жидкости из первого меню ( там где Air at 25 C), то почему в списке доступны только жидкости? В общем сходу я не понял как задать свойства теплопроводящего каркаса. Подскажите если можете.

Изменено 15 февраля 2006 пользователем Евгений_Красноярск

[Grizz 1]

Похоже на закон Дарси.

В строке porosity надо ввести значение пористости(от 0 до 1), т.е. отношение объема пор к суммарному объему ячейки материала.

Permeability - это проницаемость, справочная величина для всех материалов.

По поводу Loss models навскидку сказать не могу, но предполагаю следующее:

Сама проницаемость - тепзорная величина, и она может быть изотропной, анизотропной и даже ортотропной( не спрашивайте, меня, что это).

Кроме того, Вместо закона Дарси можно использовать модель Дарси-Форшхаймера или Дарси-Форшхаймера-Бринкмана.

И как мне кажется, опция resistance loss coefficient предназначена как раз для последних двух моделей.

Для более подробной информации нужна документация по CFX, а у меня ее нет.

В общем, вводите пористость и проницаемость, и отключайте resistance loss coefficient

[Евгений_Красноярск 0]

Вот картинка - выдержка из Help

Прочитав ее становится ясно, что задавай хоть через Permabiliti and Loss Coefficient , хоть через Liner and Quadratic Resistance, результат один - при этих способах коэффициенты можно выразить друг из друга, а задания теплопроводности, теплоемкости и плотности фильтра нет и в меню их нигде нет. Остается только один вариант - в том поле где указывается Liquid текущая через фильтр... Может я не правильно понял и свойства этой жидкости и присваеваются пористому телу? Но это вроде ерунда, и почему в списке свойств тогда доступны только жидкости?

Специалисты по CFX посоветуйте что делать, как задать свойства фильтра.

P.S. А как кстати в Fluent свойства фильтра задаются?

[Miki 3]

свойства фильтра такие как теплопроводность или Ср задать низзя

не для этого сделана модель фильтра, а исключительно для задания в обьеме потерь давления по разным критериям.

или как по вашему cfx сможет определить коэф теплоотдачи внутри пористого тела если даже не знает из каких каналов оно состоит ? одной пористости для этого явно мало