多孔介質(zhì)內(nèi)的相變傳熱傳質(zhì)過程研究.pdf

1、本論文研究了含濕飽和多孔介質(zhì)內(nèi)部流體凝固相變過程以及相變過程中流體溶質(zhì)的傳輸過程。 研究工作基于Whitaker等提出的體積平均理論，將多孔介質(zhì)看作宏觀意義上的虛擬連續(xù)介質(zhì)，將描述流體滲流的Darcy定律引入其中，分析了含濕飽和多孔介質(zhì)冷凍相變過程中流體的基本傳輸形式，在凝固相變理論上采用目前應(yīng)用比較廣泛的熱焓法。在多孔介質(zhì)內(nèi)部流體基本傳輸機制的基礎(chǔ)上，假設(shè)多孔介質(zhì)在相變傳熱傳質(zhì)過程中各質(zhì)點處于局部熱力學平衡，考慮了多孔介質(zhì)冷凍

2、過程中介質(zhì)內(nèi)流體液相、溶質(zhì)、凝固固相及多孔介質(zhì)骨架在質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒關(guān)系上的相互作用并建立起了守恒方程，液相結(jié)冰量對液相而言為質(zhì)量匯，對凝固固相而言為質(zhì)量源。與以往單一相變界面不同的是在此采用了基于多孔-焓的理論分析相變過程。在這一理論中，深化界面沒有很明顯的被追蹤，取而代之的是用大量的液體分數(shù)顯示液相所占據(jù)的體積，介質(zhì)內(nèi)部區(qū)域在冷凍過程中可分為液相區(qū)、液固共存區(qū)和凝固固相區(qū)，其中液固共存區(qū)域被虛擬看作是液體區(qū)域中存在多孔性

3、的多孔區(qū)域，在此區(qū)域中，流體分數(shù)在(0，1)之間變化，其凝固模擬過程隨著虛擬液相多孔區(qū)域的多孔性從1變化到0不斷的進行，當液相材料完全凝固時，虛擬多孔性變?yōu)?，即全部轉(zhuǎn)化為固相。 數(shù)值計算模擬過程采用CFD軟件——Fluent軟件，將二維數(shù)學物理模型與軟件相應(yīng)的計算模塊結(jié)合起來，在計算中應(yīng)用到的計算模型有凝固模型、溶質(zhì)輸運模型和多孔介質(zhì)條件，并適當?shù)厥褂米远x函數(shù)(UDF)，通過幾個計算模型的結(jié)合來解決問題。 通過求解得