根据多孔泡沫材料的微观结构,建立了非均质多孔泡沫材料随机模型,引入孔隙均匀度参数表征孔径的随机分布,采用Ansys有限元软件对非均质多孔泡沫材料内空气的流动过程进行数值模拟,提出了非均质多孔泡沫材料渗透率的函数式,研究了随机孔径对非均质泡沫材料渗透性的影响。结果表明:所建立模型的模拟结果与参考文献的试验结果吻合较好;孔隙率和孔隙均匀度同时影响非均质多孔泡沫材料的渗透率,孔隙率越大渗透率越大,孔隙均匀度越大渗透率越小。
所属栏目
物理模拟与数值模拟重庆市科技攻关计划资助项目(81826)
收稿日期
2013/8/222014/10/1
作者单位
王济平:中电投远达环保工程有限公司,重庆 401122
张新铭:重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室,重庆 400040
王龙:重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室,重庆 400040
备注
王济平(1989-),男,四川泸州人,硕士。
引用该论文:
WANG Ji-ping,ZHANG Xin-ming,WANG Long.Numerical Simulation of Random Pore-diameter Influence on Permeability of Heterogeneous Porous Foams[J].Materials for mechancial engineering,2014,38(11):95～98
王济平,张新铭,王龙.随机孔径对非均质多孔泡沫材料渗透性影响的数值模拟[J].机械工程材料,2014,38(11):95～98
参考文献
【1】
王新筑,彭向和,郭早阳.泡沫铝准静态压痕响应的数值模拟［J］.机械工程材料,2013,37(4):78-82.
【2】
韩永生,李建保,魏强民.多孔陶瓷材料应用及制备的研究进展［J］.材料导报,2002,16(3):262-269.
【3】
高鑫,李鑫钢,魏娜,等.多孔介质泡沫材料在蒸馏过程中的应用［J］.化工进展,2013,32(6):1313-1319.
【4】
NIDIA C G, KLETT J W. Carbon foams for thermal management ［J］.Carbon, 2003,41(7):1461-1466.
【5】
DESPOIS J F, MORTENSEN A. Permeability of open-pore microcellular materials［J］.Acta Materialia,2005,53(5):1381-1388.
【6】
KHAYARGOLI P, LOYA V, LEFEBVRE L P, et al. The impact of microstructure on the permeability of metal foams［C］//Proceeding of CSME Forum.［S.l.］:［s.n.］,2004:220-228.
【7】
BHATTACHARYA A,CALMIDI VV, MAHAJAN R L. Thermophysical properties of high porosity metal foams［J］.International Journal of Heat Mass Transfer,2002,45(5):1017-1031.
【8】
DUPLESSIS J P, MONTILLET A, COMITI J, et al. Pressure drop prediction for flow through high porosity metallic foams［J］.Chemical Engineering Science, 1994,49(21):3545-3553.
【9】
DUKHAN N, PATEL P. Equivalent particle diameter and length scale for pressure drop in porous metals［J］.Experimental Thermal and Fluid Science,2008,32(5):1059-1067.
【10】
吕兆华.泡沫型多孔介质中非达西流动特性的研究［J］.工程力学, 1998,15(2):57-64.
【11】
施明恒,虞维平,王补宣.多孔介质传热传质研究的现状和展望［J］.东南大学学报,1994,24(增1):2-7.
【12】
李小川,施明恒,张东辉.非均匀多孔介质有效热导率分析［J］.工程热物理学报,2006,27(4):644-646.
【13】
李莎,雍玉梅,尹小龙,等.多孔介质的孔隙特性对气体过程影响的直接数值模拟［J］.化工学报,2013,64(4):1242-1248.
【14】
ERGUN S. Fluid flow through packed columns ［J］. Chemical Engineering Progress, 1952, 48(2): 89-94.
【15】
KOPANIDIS A, THEODORAKAKOS A,GAVAISES E, et al. 3D numerical simulation of flow and conjugate heat transfer through a pore scale model of high porosity open cell metal foam［J］.International Journal of Heat and Mass Transfer,2010,53(11):2539-2550.
【16】
LACROIX M, NGUYEN P, SCHWEICH D, et al. Pressure drop measurements and modeling on SiC foams［J］.Chemical Engineering Science,2007,62(12):3259-3267.
【17】
RICHARDSON J T, PENG Y, REMUE D. Properties of ceramic foam catalyst supports: pressure drop［J］.Applied Catalysis A:General,2000,204(1):19-32.
【18】
DUHAN N.Correlations for the pressure drop for flow through metal foam［J］.Experiments in Fluids,2006, 41(4):665-672.
【19】
KIM S Y, PAEK J W, KANG B H. Flow and heat transfer correlations for porous fin in plate-fin heat exchanger［J］. Journal of Heat Transfer,2000,122(3):572-578.
