多孔介质流模块更新

COMSOL Multiphysics® 6.2 版本为“多孔介质流模块”的用户引入了两个新的接口:固体中的水分输送自由和多孔介质流动中的相传递。此外,还新增了多孔介质流动与自由流动之间的多物理场耦合功能。请阅读以下内容,进一步了解这些更新及其他新增功能。

固体中的水分输送

在多孔固体中,水分以蒸汽或液态水的形式存在,并可以通过对流或扩散进行水分输送。新的固体中的水分输送 接口可用于模拟具有大幅度旋转、膨胀或收缩等效应的可变形体中的蒸汽和液体输送。您可以在新的纸板卷中的水分输送教学案例中查看此接口的应用演示。

木材-混凝土复合地板模型,显示了不同材料的吸湿性。
木材-混凝土复合地板的吸湿性。空气和混凝土的湿度与下面的木材层不同,并且水分输送会导致膨胀。

新的非饱和多孔弹性多物理场接口

现在,您一旦选中新的非饱和多孔弹性 多物理场接口,就可以在模型树中添加固体力学 接口、固体中的水分输送 接口和非饱和多孔弹性 多物理场耦合。您可以在新的纸板卷中的水分输送教学案例中查看这个新的多物理场接口的应用演示。请注意,此特征需要“结构力学模块”。

纸板卷模型,其中显示整个材料的相对湿度分布和变形。
纸板卷中的相对湿度分布和变形,来自新的“纸板卷中的水分输送”教学案例。

双相多孔弹性

多孔弹性 多物理场耦合中添加了新的双相 多孔弹性模型选项。这一新选项适用于模拟水凝胶和软生物组织中流体流动与大变形之间的耦合。

COMSOL Multiphysics 用户界面,其中突出显示“多孔弹性”多物理场耦合,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示多孔弹性组织模型。
柔软多孔弹性组织中由刚性不渗透球体的压痕导致的孔隙压力和间质流体流动(蓝色箭头)。

新的双渗特征

达西定律理查兹方程 接口中添加了两个新的双渗介质非饱和双渗介质 特征,使得在双渗方法中对饱和或非饱和流体流动进行建模成为可能,其中存在两个不同且相互连接的多孔系统。双渗方法可应用于两个多孔系统都完全饱和但具有不同渗透率的情况,您可以在新的沟灌 - 双渗模型教学案例中查看这些新特征的应用演示。

COMSOL Multiphysics 用户界面,其中突出显示“非饱和双渗介质”特征,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示“沟灌 - 双渗模型”。
新的“沟灌 - 双渗模型”教学案例,显示了灌溉过程中非饱和土壤的大孔隙和微孔隙的有效饱和度。

新的双孔特征

达西定律理查兹方程 接口中添加了新的双孔介质 特征,可用于模拟相互连接但对比鲜明的多孔系统中发生的饱和流体流动,例如,一个多孔系统具有明显较大的孔隙(大孔隙),而另一个则具有较小的孔隙(微孔隙)。新的沿海含水层的海水入侵教学案例提供了这一新特征的应用演示。

COMSOL Multiphysics 用户界面,其中突出显示“双孔介质”特征,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示沿海含水层模型。
新的“沿海含水层的海水入侵”教学案例中显示的双孔型沿海含水层的盐浓度。

用于自由和多孔介质耦合流动的新接口

现在,您一旦选中新的自由和多孔介质流动,达西 多物理场接口,就可以在模型树中添加达西定律 接口、层流 接口以及新的自由和多孔介质流动耦合 多物理场耦合。这个多物理场接口可以与新的自由和多孔介质流动中的相传递 接口结合使用,无缝模拟自由和多孔介质流动中的多相传递。

COMSOL Multiphysics 用户界面,其中突出显示“自由和多孔介质流动耦合”多物理场耦合节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示多相通道流模型。
多相通道流,第二相通过相邻的多孔域流入。

新的密度选项

达西定律理查兹方程 接口中,多孔介质非饱和多孔介质 特征的流体 子节点中新增了两个流体类型 选项:不可压缩可压缩,线性,并且之前的气体/液体 默认选项已重命名为可压缩,以更准确地描述流体的状态方程。

COMSOL Multiphysics 用户界面,其中突出显示“流体”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示浮力流模型。
下拉菜单中提供了用于定义流体密度的新选项,如“使用达西定律分析浮力流 - Elder 问题”教学案例所示。

其他速度贡献

达西定律理查兹方程 接口的多孔介质非饱和多孔介质双孔介质 特征中添加了新的贡献速度 子节点。这一新特征允许您将外部速度贡献无缝地融入达西速度中,例如,由于液体流动中的溶质浓度梯度或气流应用中的克努森扩散而导致的速度变化。

COMSOL Multiphysics 用户界面,其中突出显示“贡献速度”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示“地下水污染建模”模型。
新的“地下水污染建模”教学案例中显示的地下水污染,其中含水层中的地下水流设置为恒定速度。

各向异性多孔介质中的热湿传递

现在,建筑材料的蒸汽渗透率和水分扩散系数的材料属性特征支持各向异性属性。这对于将具有不同材料属性的多个层简化为单个同质域非常有用,如新的各向异性吸湿性多孔介质教学案例所示。

COMSOL Multiphysics 用户界面,显示了“模型开发器”,其中突出显示“材料”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“扩散系数”矩阵上下文菜单处于打开状态;“图形”窗口中的二维绘图显示有效各向异性模型的相对湿度。
应用于各向异性扩散系数材料属性的定义。

用于气象站选择的新选项

环境属性 节点中添加了新的周围位置 选项,用于根据 GPS 坐标选择气象站。当给出特定位置的纬度和经度后,将在其中显示 100 个半正矢公式距离最近的气象站。当某个位置与现有气象站不完全对应时,该功能有助于更轻松地选择最近的气象站。

外部边界上的薄防潮层

水分输送 接口中的薄防潮层 特征已扩展为适用于外部边界,其典型应用包括外部蒸汽屏障或涂层。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.2 版本为“多孔介质流模块”添加了一个新的教学案例。