地下水流模块更新

COMSOL Multiphysics® 6.0 版本为“地下水流模块”的用户改进了对多孔材料的处理、引入了多孔介质中的非等温流动以及浅水方程 接口的源项。请阅读以下内容,进一步了解这些更新。

多孔介质中的非等温流动

新增的非等温流动,Brinkman 方程 多物理场接口自动添加了多孔介质中传热与流体流动的耦合特征,将多孔介质传热Brinkman 方程 接口耦合起来。您可以在现有的多孔介质中的自然对流教学案例中查看这一新特征的应用演示。

以 HeatCamera 颜色表显示温度的多孔结构。
“多孔介质中的自然对流”教学案例采用了新增的非等温流动功能,图中显示受温度梯度影响的多孔结构中的温度 (K) 和随后的自然对流。

多孔介质传热性能改进

多孔介质传热功能已经过改进,现在更方便用户使用。“传热”分支下现在提供新的多孔介质 物理领域,包括多孔介质传热局部热非平衡填充床传热 接口。所有这些接口在功能上都是相似的,不同之处在于这些接口内的默认多孔介质 节点分别选中以下选项:局部热平衡局部热非平衡填充床。上文已经描述了后一个选项,局部热非平衡 接口取代了多物理场耦合,并且对应于一个双温度模型:一个用于液相,一个用于固相。由于液相中的强对流和固相中的高传导(如金属泡沫),典型应用可能涉及多孔介质的快速加热或冷却。选择局部热平衡 接口后,新的平均选项可用于根据多孔介质配置定义有效导热系数。

此外,后处理变量可统一用于三种类型多孔介质的均质量。您可以在以下现有教学案例中查看新增的多孔介质:

大幅改进多孔材料的处理

多孔材料现已在多孔材料 节点的相特定的属性 表格中定义。此外,您可以为固体和流体特征添加子节点,从中可以为每个相定义多个子节点。这样就可以将一种相同的多孔材料用于流体流动、化学物质传递和传热,而无需复制材料属性和设置。

“模型开发器”的特写视图,其中突出显示“多孔材料”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示填充床反应器模型。
多孔材料的新 材料节点,以填充床的多尺度模型为例。

Brinkman 方程的多孔滑移

多孔介质流动的边界层可能非常薄,在 Brinkman 方程模型中求解不切实际。通过新的多孔滑移 壁处理选项,您可以在不解析边界层中的全流动剖面的情况下对壁进行分析。而应力条件应用于表面,通过利用边界层速度剖面的渐近解,获得相当高的本体流动精度。该功能在 Brinkman 方程 接口的设置 窗口中激活,然后用于默认的壁条件。您可以在涉及由 Brinkman 方程描述的地下水流以及模型域较大的大多数模型中使用这一新特征。

“模型开发器”的特写视图,其中突出显示“Brinkman 方程”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示多孔反应器模型。
多孔滑移选项可在 Brinkman 方程接口的 设置窗口中启用。

浅水方程接口的源项

浅水方程通过沿深度取平均值给出了浅水流动的一维或二维近似值。雨水、局部上升气流、抽水装置或边界应力必须作为源项引入模型方程。在之前的版本中,这可以通过方程视图实现,现在您可以添加动量源和质量源作为流动接口的预定义设置。

新增教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.0 版本的“地下水流模块”引入了一个新的教学案例。

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