PDF《地下水流模块》

1 时,可以勾选 Stokes_Brinkman 流动特征,从而忽 略惯性项的影响. 类似于 Navier-Stokes 方程, Brinkman 方程在达西定律基础上进一步考虑了粘 滞剪切力对机械能的损耗.所以该方程可以看作由描述缓慢渗流的达西定律向 快速自由流动的 Navier-Stokes 方程过渡.一般情况下 Navier-Stokes 方程与 Brinkman 方程一起耦合使用的模型区域,包括靠近河流的蓄水区域或是井壁 附近的储油区域.软件中的自由和多孔介质流动接口内置了描述该类现象的方 程和边界条件.此外,在Brinkman 方程接口中还包含有 Forchheimer 阻力可 选项,该选项属于多孔基体对流体的粘滞阻力项. 自由和多孔介质流动接口 ( ) 适用于自由流动与多孔介质流毗邻的区域.值 得注意的是,如果研究的模型中多孔介质区域相对于自由流动区域占绝大部 分,同时我们关心的也不是毗邻区域的流动,这时我们可以再耦合一个达西定 律来描述渗流区域,降低模型的计算成本. 自由和多孔介质流动接口描述的区域至少包含两部分:自由流动和多孔介质. 建模时,我们可以根据区域的流体属性修改某些功能选项来优化求解方程.比|9如,我们可以选择 Stokes-Brinkman 流来忽略惯性项对多孔介质流动的影响, 或是选择 Stoke 流来忽略自由流动中的惯性项影响. 借助于 COMSOL 灵活的自定义功能,我们可以直接在模型接口中定义、修改 参数值或函数表达式,比如多孔介质流动中的密度、粘度、渗透率、孔隙率等 属性. 传热 传热接口可以用来分析地球科学领域的温度分布问题,可以在模型中耦合其他 物理场一起研究.本接口可以应用在固体、流体或流固耦合中的传热问题,以 及分析同时包含流体、气体、固体等多组分的多孔介质传热问题,比如,由多 种矿物构成的复杂岩层结构. 固体传热接口 ( ) 计算的热量传递过程包括热传导和热对流.其中,热对流 中的流动速度可以直接定义,也可以设置为耦合流体接口中的速度大小.流体 传热接口可以同时耦合计算层流和传热方程,或是在强制对流下可以先计算流 体方程得到对流速度,然后再计算传热方程. 流体传热 ( ) 计算的热量传递过程包括热传导和热对流.其中,热对流中的 流动速度可以直接定义,也可以设置为耦合流体接口中的速度大小.流体传热 接口可以同时耦合计算层流和传热方程,或是在强制对流下可以先计算流体方 程得到对流速度,然后再计算传热方程. 多孔介质传热接口 ( ) 可以同时分析流 - 固系统中的热传导和热对流.本接 口可以计算多组分下的热传递属性,包括多孔介质热分散和地热现象.这种现 象是由于多孔介质中流体迂回曲折的通道引起的,它的影响因素可以通过平均 对流速度来代替.本接口可以广泛地应用于描述具有多孔介质材料的传热问 题,例如岩石和土壤,也可以模拟裂缝中的传热. 多孔介质传热接口中的功能既可以在单个模型中应用,也可以考虑一个复杂的 系统.而且,如果具有传热模块的许可证,还可以同时分析表面对表面的热辐 射问题. 结构力学 多孔弹性接口 ( ) 内置了瞬态达西定律和线弹性材料力学之间的耦合方程. 这种耦合关系包括渗流会影响多孔介质的固结属性,与此同时固体结构的体积 应变会改变流体流动.

10 | 物理场接口空间维度和研究类型列表 下表列出了 COMSOL Multiphysics 基本许可证提供的物理场接口和特定于此 模块的物理场接口. 物理场接口 图标 标记 空间维度 适用的预设研究类型 化学物质传递 稀物质传递 tds 所有维度 稳态;