2015-09-06
328
При расчете пористых материалов в системе STAR-CD возможно впрямую решение уравнений диффузии и энергии для пористого материала. Однако при некоторых условиях решения задач, например, если необходимо рассчитать изотермическое течение или когда нас не интересует процессы происходящие в пористой стенке, возможно в STAR-CD использовать хорошо известную одномерную теорию расчета гидравлического сопротивления пористого материала.
Особенностью течения в пористых материалах является наличие значительных скоростей фильтрации, при которых появляются и становятся все более существенными инерционные эффекты сопротивления.
В таком режиме течения сопротивление проницаемой матрицы может быть представлено в виде суперпозиции вязкостной amu и инерционной bru2 – составляющих модифицированного уравнения Дарси или уравнения Рейнольдса-Форшмейхера:
.
где p – давление, z – координата, u=G/r - скорость фильтрации, равная отношению удельного массового расхода жидкости G к ее плотности r, m – динамический коэффициент вязкости, a, b – вязкостный и инерционный коэффициенты сопротивления пористого материала.
|
|
|
Физику инерционной составляющей можно рассматривать как расширение и сжатие, резкое изменение направление струи жидкости в пористой пластине. a =[m-2] и b =[m-1] – получаются только экспериментально, на сегодняшний день для большинства материалов коэффициенты a и b хорошо изучены, а также получены экспериментальные данные для их надежного расчета.
Уравнение записывается в виде:
.
В STAR-CD заложена следующая зависимость:
,
где m – динамическая вязкость, r – плотность, e – площадь пор, u - скорость фильтрации.
, 
/
Аналогичные формулы можно найти в литературе для различных пористых материалов, например, в [В.М. Поляев, В.А. Майоров, Л.Л. Васильев, Гидродинамика и теплообмен в пористых элементах конструкций летательных аппаратов, М: Машиностроение, 1988 г. – 168 с.].
