【COMSOL】全流程实践与解析 Demo3-孔隙尺度流动

目录一、模型向导二、建模1. 参数2. 几何3. 物理场4. 材料5. 边界条件6. 网格三、计算四、宏观-达西定律1. 组件2. 几何3. 物理场4. 参数1孔隙度2渗透率5. 边界条件6. 网格7. 计算案例库pore_scale_flow一、模型向导空间维度【二维】物理场【流体流动】→【单向流】→【蠕动流】画出岩石内部的孔隙看流体怎么在一个个孔隙中流动是微观尺度计算的是孔隙内部的速度、压力、剪切应力等理论上流体的【雷诺数 Re】很低【惯性作用】相对【黏性作用】可以忽略故选择【蠕动流】物理场研究【稳态】二、建模1. 参数设置压力、宽度、高度2. 几何从安装目录下的内置案例库中导入没改过安装目录的话默认是在 C 盘E:\Program Files\COMSOL\COMSOL64\Multiphysics\applications\Subsurface_Flow_Module\Fluid_Flow注意在几何中修改单位为 um3. 物理场【蠕动流】物理场设置保持默认不变属性解读不可压缩流动流体密度近似不变为常数近似不可压缩忽略惯性项Re很小惯性相对于黏性近似忽略若取消勾选物理场会变成【层流】1 atm标准大气压293.15 K 20 ℃常温P2 P1速度的离散用二阶精度更高压力用一阶4. 材料新建【空材料】设置为水5. 边界条件【入口】选择右边界设置压力【出口】选择左边界压力保持默认值【对称】应用在上下两边界6. 网格可以直接用默认构建的网格【序列类型】改为【用户控制网格】后可以对大小、边界等属性进行进一步调整三、计算获得流体在孔隙中的速度和压力添加速度的面上箭头以上是微观分析部分四、宏观-达西定律新创建组件和物理场分析结合上述微观模型得到相关属性值微观和宏观理论对比1. 组件2. 几何3. 物理场【达西定律】分析达西定律方程要想求解我们需要知道渗透率、黏度、压力梯度等物理量这些物理量需要在组件 1 的模型中获取4. 参数1孔隙度微观的几何面积除以总面积【派生值】→【积分】→【面积分】表达式1/(H*L)得孔隙率0.55349更新在【全局定义】的【参数】中孔隙度一般用在瞬态研究稳态暂时用不上2渗透率【派生值】→【积分】→【线积分】域选择左边的出口边界表达式u/H*0.001[Pa*s]*L/p0得渗透率4.5949e-12更新在【全局定义】的【参数】中在物理场中设置参数5. 边界条件左右边界用【压力】设置不再是【蠕动流】的【出/入口】右边界 p0左边界 0上下边界在【无流动】中不需要另建6. 网格7. 计算添加一个【研究 2】绘制出连续的表面压力变化在【替换表达式】中可以选择其他公式进行计算这个选择达西速度来绘制添加【面上箭头】效果用【派生值】的【线积分】验证一下对两个模型出口处的流量分别用积分计算结果一样