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kdfluxit

@dzw05
不好意思, 刚仔细看了一遍看到了, 谢谢!

kdfluxit

最近也在做添加质量源项的事情, 搜索到了该帖子, 看到
张RP Oct 10, 2019, 8:31 PM , 似乎作者rhoPimpleFoam里面采用scalarSemiImplicitySource添加源项获得了合理的结果.
根据
《dzw05 OPENFOAM教授 Oct 10, 2019, 3:32 PM》的回复, 因为pimpleFoam是不可压缩求解器, 所以没有rho.
所以不能用

massSource
{
type scalarSemiImplicitSource;
timeStart 0.2;
...
injectionRateSuSp
{
rho ();
H2O ();
}
}

我不太理解为什么 rhoPimpleFoam里面可以使用这种添加的方法. 因为我查看rhoPimpleFoam里面没有类似于

     fvScalarMatrix rhoEqn
     (
         fvm::ddt(rho)
       + fvc::div(phi)
       ==
         parcels.Srho(rho)
       + surfaceFilm.Srho()
       + fvOptions(rho)
     );
 
     rhoEqn.solve();

显式地求解continuity equation.

而是采用压力柏松方程, 所以, 我不确定在rhoPimpleFoam里, 采用scalarSemiImplicitySource给rho添加源项是否合理?

希望有人看到能指教一下, 谢谢

kdfluxit

@l-j刘侃
还想再请教一下, 您再前面的回复中提到的“实际上真实情况介面浓度更接近不连续”, 请问您有相关文献?
从我的直觉上, 这一点实在很难解释, 想要稍微了解一下, 谢谢

kdfluxit

@l-j刘侃
非常感谢您的解答. 我现在感觉有一些初步的认识了

kdfluxit

@l-j刘侃
谢谢你的关注. 感谢你的资料, 我会认真了解一下.

我目前关注的燃料电池的气体扩散层, 其厚度大概在200微米左右, 一般入口气体的速度与气体扩散层表面平行;
但是仍然有一定的对流; 而且在这个很薄的区域内, 很可能这些对流对物质的输运比扩散更强. 对于目前的研究而言, 即使是 $10^-3$ m/s这个量级的速度都是值得注意的.
因此, 我比较关注速度的计算, 尤其是气流从通道进入气体扩散层那个界面的速度.

另外
, 我参看过ANSYS FLUENT 18.2手册中 7.1.1.Species Transport Equations, 这里面说到, 如果计算瞬态, 就在瞬态的项上乘以一个孔隙度 $\epsilon$ , 方程就变成了
$\frac{\partial \epsilon \rho Y_i}{\partial}$=
右边的项与没有孔隙度时没有区别. 我项问一下, 我这样理解对吗?

另外2
同样在手册中 6.2.3.8. Modeling Porous Media Based on Physical Velocity
里面谈到, 如果开启物理速度后标量方程的计算就是

$\frac{\partial }{\partial t}(\epsilon \rho \phi) + \nabla \cdot (\epsilon \rho \vec{v} \phi) = \nabla \cdot (\epsilon \rho \Gamma \nabla \phi) + \epsilon S_{\phi}$

这样看起来计算的就是物理速度了. 是否会对计算的准确性有一定帮助呢?

---- 这里我想请教一下, 虽然FLUENT计算的结果不对, 但是受压力驱动进入气体扩散层的趋势是否合理呢?
或者FLUENT的这种计算方案, 哪些变量的趋势是比较合理的?

kdfluxit

@东岳
谢谢您的关注;
**表象物理量:**以组分摩尔浓度为例在多孔介质中, 如果有一个控制体的体积是$V$, 控制体中孔隙的体积是$V_{pore}$, 这个控制体中某个的摩尔数为$n$, 表象浓度(superficial)为$\frac{n}{V}$, 这个浓度在将固体不分考虑进入了体积, 因此不是真实物理的浓度, 孔中的浓度为$\frac{n}{V_{pore}}$;
由于上述方程中的$\rho$,是表象的量(质量除以控制体体积$V$), 因此在交界面处, 也是表象$\rho$连续. 因为求解的是连续方程, 交界面两侧的$\rho$是连续的, 但是将交界面两侧的表象量$\rho$换算成物理量, 就应该用表象量除以孔隙度, 即:
$\frac{\rho}{\epsilon_{zone.1}}$,$\frac{\rho}{\epsilon_{zone.2}}$.
这就会导致, 在交界面处, 表象的量$\rho$连续, 但是真实物理量$\frac{\rho}{\epsilon}$不连续

回复: 多孔介质多组分
谢谢您的关注;
表象物理量以组分质量浓度ρ为例在多孔介质中, 如果有一个控制体的体积是V, 控制体中孔隙的体积是Vpore, 这个控制体中某个组分的质量为m, 表象浓度(superficial)为ρ=mV, 这个浓度在将固体部分考虑进入了体积, 因此不是真实物理的浓度, 孔中的浓度为$\rho p=\frac{m}{V{pore}}$;由于上述方程中的\rho是表象的量(质量m除以控制体体积V),因此在交界面处,也是表象质量浓度连续.因为求解的是连续方程,交界面两侧的是连续的,但是将交界面两侧的表象量$\rho=\frac{m}{V}$换算成物理量$\rho_p=\frac{m}{V}$,就应该用表象量除以孔隙度,即:$\rho_p=\frac{\rho}{\epsilon}$,$\epsilon = \frac{V_{pore}}{V}$这就会导致,在交界面处,表象的量$\rho$连续,但是真实物理量$\rho _{pore}$不连续

kdfluxit

@kdfluxit
不好意思, 问题编辑的不合适, 重新编辑一下问题
FLUENT 中计算组分输运的公式为

\begin{equation}
\frac{\partial{\rho Y_i}}{\partial t} +\nabla\cdot(\rho \vec{v} Y_i)=\nabla \cdot (\rho D_i\nabla Y_i)) +S_i
\end{equation}

如果有三个连续的计算区域(区域之间边界条件为interior), 有两个区域为孔隙度不同的多孔介质.
如图所示

Zone.1为非多孔介质;
Zone.2为孔隙度($\epsilon_2$)为0.5的多孔介质;
Zone.3为孔隙度($\epsilon_3$)为0.1的多孔介质;

有两个关注的交界面, Interface.1(Zone.1和Zone.2)和Interface.2(Zone.2和Zone.3)
我同时打开多孔介质模型和组分输运模型.
请问
1.计算的组分浓度场($c_i$)是表象浓度场(superficial)吗?
2.如果表象浓度场在交界面处是连续的, 那么两个区域在交界面处, 将表象浓度场($c_i$)除以孔隙度($\epsilon_2$和$\epsilon_3$)得到的真实浓度场在交界面处就是不连续的, 这似乎不太合理.
请问有人遇到过类似问题吗?

kdfluxit

FLUENT 中计算组分输运的公式为
\begin{equation}
\frac{\partial{\rho Y_i}}{\partial t} +\nabla\cdot(\rho \vec{v} Y_i)=\nabla \cdot (\rho D_i\nabla Y_i)) +S_i
\end{equation}

如果有三个连续的计算区域(区域之间边界条件为interior), 有两个区域为孔隙度不同的多孔介质.
我同时打开多孔介质模型和组分输运模型.
计算的组分浓度场($c_i$)是表象浓度场(superficial)吗?
如果表象浓度场在交界面处是连续的, 那么将表象浓度场($c_i$)除以孔隙度得到的真实浓度场在交界面处就是不连续的, 这似乎不太合理.
请问有人遇到过类似问题吗?

kdfluxit

自问自答一波:
我现在感觉好像是检查constant/porosityProperties 文件里面的字典. 只要里面存在字典 cellZone(键) 对应的 name_(值)的block就被当作是多孔介质, 然后通过

cellZoneID = mesh.cellZone().indices(name_)

这个函数来确认该区域的ID
上述内容是在
porosityModel.H porosityModel.C中感觉到的.但是没有找到实质的证据.

kdfluxit

我最终的目的是希望在不同的区域设置不同的扩散系数. 为了实现这个, 我觉得首先要识别区域, 因此想要参考已有的求解器中如何识别区域的. 在porousSimpleFoam的算例中有几个angledDuct的例子, 这几个例子里面在blockMeshDict 里面设置了三个区域: 分别命名为“inlet”, “porosity”, “outlet”. 我猜测porousSimpleFoam是通过名称来识别区域, 并确定是否添加多孔介质源项的. 因此, 我又查看了porousSimpleFoam求解器源代码里面: createPorousZones.H, 这里面有一句

IOporosityModelList pZones(mesh);

我又查看了IOporosityModelList的构造函数

Foam::porosityModelList::porosityModelList
 (
     const fvMesh& mesh,
     const dictionary& dict
 )
 :
     PtrList<porosityModel>(),
     mesh_(mesh)
 {
     reset(dict);
     active(true);
 }

里面用到了 reset()和active()两个函数来构造
这两个函数的代码如下

 bool Foam::porosityModelList::active(const bool warn) const
 {
     bool anyOk = false;
     forAll(*this, i)
     {
         anyOk = anyOk || this->operator[](i).active();
     }
  
     if (warn && this->size() && !anyOk)
     {
         Info<< "No porosity models active" << endl;
     }
  
     return anyOk;
 }
  
  
 void Foam::porosityModelList::reset(const dictionary& dict)
 {
     label count = 0;
     for (const entry& dEntry : dict)
     {
         if (dEntry.isDict())
         {
             ++count;
         }
     }
  
     this->resize(count);
  
     count = 0;
     for (const entry& dEntry : dict)
     {
         if (dEntry.isDict())
         {
             const word& name = dEntry.keyword();
             const dictionary& modelDict = dEntry.dict();
  
             this->set
             (
                 count++,
                 porosityModel::New(name, mesh_, modelDict)
             );
         }
     }
 }

但是我还是没有看出来是如何识别多孔区域的. 求大神给解释一下