热风-极片耦合的湿涂层热-质传递数理模型

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作者 王佳骏 曾月 +2 位作者 麻宏强 谢越 王圣寻 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第5期77-87,共11页

为解决对流干燥过程中极片湿涂层热-质传递过程数值计算复杂的问题,综合考虑热风和基材铝板对湿涂层热-质传递特性的共同影响,基于多孔介质多场耦合理论,采用无网格并行方法建立三维热风-极片湿涂层热-质传递数理模型,提出湿涂层热-质... 为解决对流干燥过程中极片湿涂层热-质传递过程数值计算复杂的问题,综合考虑热风和基材铝板对湿涂层热-质传递特性的共同影响,基于多孔介质多场耦合理论,采用无网格并行方法建立三维热风-极片湿涂层热-质传递数理模型,提出湿涂层热-质传递过程的差分计算方法。由于数理模型对计算精度要求较高,模拟计算时间长,为提高计算效率,基于相似理论提出缩尺模拟方法,并通过对比不同缩尺比例湿涂层的温、湿度变化规律验证其可靠性。结果表明:不同缩尺比例下湿涂层湿度判定系数R^(2)均大于0.99;原尺模型的模拟时间为5 h,缩尺倍数为800的缩尺模型的模拟计算时间为2.77 h,相比原尺模型减少了44.6%,有效提高了数值计算效率。最后,基于缩尺模拟方法对数理模型进行可靠性验证,结果表明,热风-极片湿涂层热-质传递数理模型温、湿度模拟结果与实验数据的误差均在±15%以内,仅个别数据点偏大,说明该模型具有可靠性。 展开更多

关键词 传热传质 湿涂层热-质传递数理模型 多孔介质多场耦合理论 差分计算方法 缩尺模拟方法

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多孔介质内部热质传递的等效耦合扩散模型的推导及其应用 被引量：2

2

作者 朱庆霞 胡国林 《陶瓷学报》 CAS 2002年第3期163-168,共6页

基于Whitaker的体积平均方程 ,在不附加任何新的假设的基础上 ,对多孔介质内部热质传递的等效耦合扩散模型进行推导 ,得出了多孔介质内部热质传递的等效耦合扩散模型。并应用该模型对瓷质砖体干燥过程进行了数值模拟 。

关键词 等效耦合扩散模型 多孔介质 数值模拟 传热 传质 陶瓷 干燥 瓷质砖坯体

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多孔介质热流固耦合问题及研究进展 被引量：8

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作者 刘峰 朱庆杰 +1 位作者 程雨 党旭光 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期254-256,共3页

渗流场、温度场、变形场之间存在复杂的耦合作用,即热-流-固耦合作用。热-流-固耦合问题涉及许多领域,它的研究越来越受到人们的重视。介绍了多孔介质热-流-固耦合研究的基本方法和原理,对多孔介质热-流-固耦合的研究进展加以综述和讨论... 渗流场、温度场、变形场之间存在复杂的耦合作用,即热-流-固耦合作用。热-流-固耦合问题涉及许多领域,它的研究越来越受到人们的重视。介绍了多孔介质热-流-固耦合研究的基本方法和原理,对多孔介质热-流-固耦合的研究进展加以综述和讨论,并提出了进一步研究的方向。 展开更多

关键词 热-流-固耦合 多孔介质 理论模型 数值解

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渗流-管流耦合模型及其应用综述 被引量：55

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作者 陈崇希 胡立堂 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期70-75,共6页

含水层-井孔水流问题是水文地质学中最重要的基础性研究课题之一。长期以来水文地质模型中对井孔的刻画基本上都是引用"热传导"中的"线汇"理论,需要人工预先给定线汇的流量或水头分配,其普适性至今没有得到证明。... 含水层-井孔水流问题是水文地质学中最重要的基础性研究课题之一。长期以来水文地质模型中对井孔的刻画基本上都是引用"热传导"中的"线汇"理论,需要人工预先给定线汇的流量或水头分配,其普适性至今没有得到证明。针对地下水混合井流模拟提出的"渗流-管流耦合模型"和"等效渗透系数"的概念、方法,不仅解决了混合抽水试验求取分层水文地质参数、预测分层地下水降落漏斗等问题,更重要的是提出的模型和方法具有一定的通用性,已被用于模拟水平井、自流井、观测孔等,并发展为岩溶管道-裂隙-孔隙三重空隙介质地下水流模型。"渗流-管流耦合模型"和"等效渗透系数"方法不仅得到现场试验的应用性验证,也通过物理模拟得到了检验。 展开更多

关键词 渗流-管流耦合模型 等效渗透系数 数值模拟 混合观测孔 水平井 自流井 岩溶管道 三重空隙介质

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海底门声学计算及水下多孔介质材料降噪 被引量：1

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作者 漆琼芳 华如南 +1 位作者 余昊成 郑建国 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第2期128-133,共6页

分别建立船舶海底门的声场模型和声-固耦合模型,对海底门的声传递损失、结构湿模态进行计算,获取海底门降噪设计需避开的共振频率。建立海底门的流体模型,采用URANS和FW-H对流场及水动力噪声进行数值计算,云图显示格栅背面出现了显著的... 分别建立船舶海底门的声场模型和声-固耦合模型,对海底门的声传递损失、结构湿模态进行计算,获取海底门降噪设计需避开的共振频率。建立海底门的流体模型,采用URANS和FW-H对流场及水动力噪声进行数值计算,云图显示格栅背面出现了显著的流动分离及压力脉动,且压力峰值条带沿着格栅对角线方向分布,频谱曲线显示海底门水动力噪声以低频为主。数值计算表明,当仅将海底门钢制格栅替换成水下多孔介质材料时降噪3.4 dB。共振频率计算及水下多孔介质材料应用为海底门声学设计提供了思路。 展开更多

关键词 海底门 声-固耦合模型 湿模态 声传递损失 水下多孔介质材料

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埋地大直径高压输气管道泄漏特性仿真研究

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作者 林晓晖 李刚 +4 位作者 杨文明 曾科宏 王磊 王飞 董祥伟 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第8期3400-3414,共15页

埋地输气管道发生天然气泄漏是严重的安全事件,会对经济和环境造成重大影响。针对大直径高压输气管道,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法建立包含1.4 m直径管道及周围土壤的三维数值模型,研究高压气体经过预设泄... 埋地输气管道发生天然气泄漏是严重的安全事件,会对经济和环境造成重大影响。针对大直径高压输气管道,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法建立包含1.4 m直径管道及周围土壤的三维数值模型,研究高压气体经过预设泄漏孔在土壤中的泄漏特性。CFD模型将土壤考虑为多孔介质材料,采用Redilich-Kwong状态方程描述高压气体的温度-压力效应,结合组分输运和湍流模型,研究泄漏孔径、管内压力等因素对泄漏速率和温度分布的影响规律。结果表明:泄漏速率随着孔径、压力的增大而增大,当泄漏孔径在10~50 mm变化时,泄漏速率增加了77.78%;环境温度会导致土壤温度场分布呈现不同形式,环境温度较低时,管道内高温气体泄漏产生的温度-压力效应将被削弱;当环境温度与管内气体温度接近时,在泄漏口上方0.7~1.2 m埋地范围内产生可监测的温度变化区。研究成果有助于理解埋地大直径高压输气管道泄漏特性和温度变化规律,为管道泄漏监测光缆的布设提供理论依据。 展开更多

关键词 埋地管道 高压天然气 多孔介质模型 计算流体力学(CFD)模型 温度-压力效应

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双重介质模型在岩溶地下水流动系统模拟中的应用 被引量：5

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作者 吴世艳 周启友 +1 位作者 杨国勇 张晓勇 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期16-21,共6页

文章采用不稳定层状裂隙水流模型,应用有限元-卷积结合法,模拟了岩溶地下水流动系统。相对于等效多孔介质模型,双重介质模型模拟的水位下降速度更小,达到稳定的时间更长。距抽水井较近的观测孔处,双重介质模型模拟的水位变化过程阶段性... 文章采用不稳定层状裂隙水流模型,应用有限元-卷积结合法,模拟了岩溶地下水流动系统。相对于等效多孔介质模型,双重介质模型模拟的水位下降速度更小,达到稳定的时间更长。距抽水井较近的观测孔处,双重介质模型模拟的水位变化过程阶段性较明显,水位变化过程类似于承压含水层-弱透水层的释水过程,裂隙和孔隙基质分别相当于承压含水层和弱透水层。然后讨论了影响裂隙和孔隙基质间水流交换项的因素,分析了孔组抽水后的渗流场特征。 展开更多

关键词 岩溶地下水流动系统 不稳定层状裂隙水流模型 有限单元-卷积结合法 水流交换项 等效多孔介质模型

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液饱和多孔介质中三维应力波的传播 被引量：7

8

作者 刘凯欣 刘颖 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期469-473,共5页

为了深入研究液饱和多孔介质中应力波的传播,提出了三维两相细观计算模型。基于此模型,应用Galerkin余量法并计及流-固耦合界面的耦合效应,利用直接耦合的技术,开发了三维流-固混合显式动力有限元计算程序。在此基础上对冲击载荷作用下... 为了深入研究液饱和多孔介质中应力波的传播,提出了三维两相细观计算模型。基于此模型,应用Galerkin余量法并计及流-固耦合界面的耦合效应,利用直接耦合的技术,开发了三维流-固混合显式动力有限元计算程序。在此基础上对冲击载荷作用下液饱和多孔介质中三维应力波的传播现象进行了数值模拟,并详细讨论了孔隙率,孔隙形状等因素对应力波传播主导波形的影响。 展开更多

关键词 液饱和多孔介质 两相模型 流-固耦合 显式动力有限元法 三维应力波 传播特性

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温庄尾矿库堆坝模型试验及坝体稳定性分析 被引量：21

9

作者 邓涛 万玲 魏作安 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期3647-3652,共6页

以温庄尾矿库为工程背景,通过室内堆坝模型试验,获得到了在坝体堆积过程中尾矿颗粒在库内沉积分布特征、浸润线的变化规律等基础资料。在此基础上,以多孔介质有效应力理论为依据,建立了多孔介质流-固耦合数学模型,利用有限元软件ABAQUS... 以温庄尾矿库为工程背景,通过室内堆坝模型试验,获得到了在坝体堆积过程中尾矿颗粒在库内沉积分布特征、浸润线的变化规律等基础资料。在此基础上,以多孔介质有效应力理论为依据,建立了多孔介质流-固耦合数学模型,利用有限元软件ABAQUS对该库尾矿坝的应力场与渗流场进行了分析,获得了坝体内的应力场及孔隙压力的分布规律,研究成果可为尾矿库的设计、施工和安全生产提供技术支撑。 展开更多

关键词 尾矿坝 模型试验 多孔介质 流-固耦合 ABAQUS 稳定性分析

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基于渗流-应力耦合的陶瓷纤维编织密封泄漏特性仿真研究

10

作者 王荣桥 乔格 +4 位作者 左平 毛建兴 陈高翔 张晓杰 胡殿印 《润滑与密封》 2025年第8期11-17,共7页

针对陶瓷纤维编织密封泄漏性能研究多基于一维理论模型,无法描述密封件内部的气体渗流状态,难以支撑密封件的详细设计。开展新型陶瓷纤维编织密封的泄漏和变形行为数值仿真研究,通过建立陶瓷纤维编织密封的多孔介质渗流-应力耦合求解模... 针对陶瓷纤维编织密封泄漏性能研究多基于一维理论模型,无法描述密封件内部的气体渗流状态,难以支撑密封件的详细设计。开展新型陶瓷纤维编织密封的泄漏和变形行为数值仿真研究,通过建立陶瓷纤维编织密封的多孔介质渗流-应力耦合求解模型,在渗透压差的基础上,进一步量化了压缩量和填充密度等因素对泄漏量的影响规律,并对比不同截面形状的密封结构的密封性能。结果表明:泄漏量随填充密度和压缩量的增大呈线性减小,在10 kPa渗透压差下,填充密度从0.15 g/cm^(3)提高到0.20 g/cm^(3),泄漏量降低18.39%,压缩量从1 mm变为2 mm,泄漏量降低29%。接近方形截面的密封结构比圆形截面密封结构的密封性能更好,在0.25 MPa渗透压差下,R=1 mm的近似方形编织截面密封件的泄漏量比R=5 mm的圆形编织截面密封件的泄漏量低44%。研究结果可为陶瓷纤维编织密封在变几何涡轮上的应用提供理论及方法支撑。 展开更多

关键词 纤维编织密封 泄漏特性 渗流-应力耦合模型 密封性能 多孔介质

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MODFLOW岩溶暗河及出口的概化与模拟效果 被引量：1

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作者 张子琦 许模 +2 位作者 曹聪 张强 夏强 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期250-258,共9页

在MODFLOW的三维渗流模拟程序集中,Conduit Flow Process(CFP)模块已被广泛用于模拟岩溶含水层中的管道流,是岩溶地下水流模拟的重要工具。使用CFP模块概化暗河管道时,暗河出口的概化有2种方案:将暗河出口设置在管道模型中(FH方案)或等... 在MODFLOW的三维渗流模拟程序集中,Conduit Flow Process(CFP)模块已被广泛用于模拟岩溶含水层中的管道流,是岩溶地下水流模拟的重要工具。使用CFP模块概化暗河管道时,暗河出口的概化有2种方案:将暗河出口设置在管道模型中(FH方案)或等效多孔介质中(Dr方案),其模拟效果有待评价。以重庆缙云山姜家龙洞暗河为例,建立了考虑管道流的地下水流数值模型,分别使用2种方案概化了暗河出口,对比分析了稳定流和非稳定流的模拟结果。结果表明:以排水沟(Drain)模块概化暗河出口的Dr方案,暗河管道的上游段排泄地下水,下游段反而补给含水层,最终在排水沟单元排泄,而定水头(Fix Head)概化的FH方案则准确模拟了暗河全段汇集地下水并在出口排泄出含水层的实际情况。进一步的水均衡分析揭示了模拟差异产生的原理。在模拟岩溶区地下水向暗河管道汇集的水文过程时,如果使用CFP概化管道,则宜配合使用CFP中的定水头边界概化暗河出口。 展开更多

关键词 岩溶管道 管道-等效多孔介质耦合模型 MODFLOW-CFP 暗河

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纳米复合相变材料熔化过程数值模拟 被引量：7

12

作者 赵亮 邢玉明 +2 位作者 吕倩 罗叶刚 刘鑫 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1860-1868,共9页

相变储能技术在航空航天等领域具有广泛的应用前景,但是相变材料导热性能差制约了其工程化应用。高导热的纳米材料能够有效提高相变材料的导热性能。为了对其相变现象进行更精细的模拟分析,基于Maxwell-Garnett等效介质理论(EMT)建立3... 相变储能技术在航空航天等领域具有广泛的应用前景,但是相变材料导热性能差制约了其工程化应用。高导热的纳米材料能够有效提高相变材料的导热性能。为了对其相变现象进行更精细的模拟分析,基于Maxwell-Garnett等效介质理论(EMT)建立3种具有代表性结构的纳米复合相变材料详细物性参数,将流体体积(VOF)模型与焓-多孔介质模型相耦合,在考虑相变材料体积膨胀的情况下,数值模拟了纯石蜡、添加不同体积组分金刚石纳米粒子(ND)、单壁碳纳米管(SWCNT)和石墨烯纳米片(Gn P)的纳米复合相变材料在定温边界条件下的固液相变过程。结果表明:相变材料熔化过程中对流效应主要分布在临近固液相界面、临近加热壁面及临近气液两相交界面这3个区域; 3种纳米粒子中Gn P的导热强化效果最佳,相比纯石蜡,添加体积分数为3%的Gn P纳米复合相变材料固相导热系数提高了486%,相变材料的熔化时间缩短了69%;升高壁面温度能够有效缩短复合相变材料的熔化时间。 展开更多

关键词 相变材料 纳米材料 等效介质理论(EMT)模型 流体体积(VOF)模型 焓-多孔介质模型

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