- 上一篇：风场数值模拟研究现状
- 下一篇：供应链网络风险国内外研究现状
用数值模拟方法研究多孔介质中流体流动与传热的类型一般包括宏观流动的数值模拟和微观流动的数值模拟。从1856年达西开创了这方面的研究以来[1]，学者们对多孔介质中流体宏观流动的问题进行了大量的数值模拟研究。63666
当人们在研究多孔介质时，经常是围绕着“湿分”来展开研究的，我们称其为含湿多孔介质。目前，国内外对于含湿多孔介质的应用研究，一般都采用理论分析的方法，即通过研究多孔介质的内部传输机理，建立数学模型，描述并通过数值方法模拟实际的物理过程。多孔介质传输现象研究方法基本可以分为分子水平、微观水平和宏观水平三类。宏观方法是通过研究基于REV[2]的平均物理量的变化规律来研究多孔介质中的流动。如果不研究扰动量变化规律而只需要研究物理量的平均值变化的规律,那么利用宏观研究方法将得到良好的结果。研究多孔介质里的流动问题时，通常采用体积平均法[3]。多孔介质中流体流动的数值模拟研究是指从多孔介质宏观流动遵循的控制方程出发,利用数值方法模拟多孔介质中的流动现象, 分析模拟的结果,进而得到所需的结果。近年来，也有学者利用REV的概念，从空间角度得到宏观条件下的控制方程。这样的方程应具有相当的经验性[4]。
KALISKE Michael，朱正刚基于连续介质力学的宏观尺度,研究了热质耦合迁移受压力梯度的影响[5]。他们认为在能量方程中引入水相变作为源项，建立了关于温度场、含湿量以及压力场的三场耦合模型。研究了流体在Soret效应[6]驱动下的流动。在Lykov关于温度场和水份场耦合模型[7]的基础上,采用有限差分法对方程进行求解，得出初期压力随温度升高而不断增长,后期由于介质内部水份的不断迁移而减小的结果。
周德文，杜扬，王培文对空气在多孔介质(Pd／SiO2颗粒催化剂)中的流动阻力特性进行了冷态实验，研究了气体流量对流动阻力的影响[8]。结果表明：催化剂厚度一定时，随着气体流量增大，多孔介质中的流动阻力也逐渐增大。经过与经典阻力计算公式对比，分析了偏差影响因素。最后，结合实验数据拟合出了适合管式反应器中流动阻力计算的半经验公式，能精确地预测颗粒填充反应器的流动阻力特性，为热催化氧化装置设计提供了科学依据。
通过对渗流力学、分形几何学、渗滤理论、重正化群理论的综合运用，景贵成对低渗透油藏多孔介质的结构特征及渗流进行了数值模拟综合分析，对传统多相渗流模拟方法进行了改进[9]。通过对分形几何学基本理论和规律的运用,对实际砂岩孔隙结构特征的结合应用,建立了孔隙空间分布、孔隙半径分布及孔喉半径分布的分形模型；在岩芯铸体资料确定的大庆油田扶余油层天然岩芯孔喉配位数区间中,采用随机的方法产生的配位数,应用计算机语言绘制区域半径为R的模型,应用不确定的网络模拟配位数建立低渗透油藏多孔介质结构分形网络模型,并得到分形网络的分数维等。
在达西定律和质量守恒定律等的基础上，王强推导出了多孔介质渗流基本方程，并介绍了在多孔介质中的传热与应力模型[10]。证明了渗流与热传导理论的相似性，并利用有限元软件ANSYS作为平台，应用其二次开发工具—APDL语言，编写了渗流计算命令流程序，并通过匀质大坝算例验证了该程序的可靠性和正确性。论文网
孙茜在分析多孔介质燃烧的研究进展与应用[11]时，指出气体燃料在多孔介质中的预混燃烧，是能够实现低热值甚至超低热值气体稳定燃烧的一项新型的、洁净的、主动有效的技术。20世纪70年代初，英国学者Weinberg首先提出了超绝热燃烧或过焓燃烧的概念[12]，随后又经过一系列的理论分析和实验研究，证明可以实现超绝热燃烧，而且能扩展火焰稳定性和可燃范围，多孔介质内的燃烧也是实现这种超绝热燃烧的一种手段。