使用多孔介质对管道中的流体建模

在大多数多孔介质中，动量方程中用于创建流向压力梯度的额外源项可控制对流和粘性通量。 因此，Simcenter STAR-CCM+ 中不明确忽略对流和粘性通量。

为了在多孔介质中明确忽略对流和粘性通量，多孔区域的物理条件节点下提供了多孔介质通量选项。 默认情况下，将停用此选项。 当激活此选项时，将忽略通量。 激活此选项后流动求解器稳定性下降，这是因为在离散方程的线性化中实施了近似。 因此，建议对真正的多孔介质使用默认设置。

在某些情况下，在对管道中流体建模时未正确解析该流体。 在这种情况下，如果多孔介质张量系数用于指定压降，它们无法控制对流和粘性通量。 产生的压降无法准确平衡指定的体积力。 通过明确忽略对流和粘性通量，动量方程简化为：

其中， $P_i$ 和 $P_v$ 分别为惯性和粘性多孔阻力张量的等效标量系数。 请参见 Eqn. (239)、Eqn. (240) 和 Eqn. (241)。

此关系经常误称为“达西定律”，而实际上表达的是通过多孔介质（如地下水流）的流率与压降之间的线性关系。 类似的线性关系存在于充分发展、不可压缩的层流管道流体中，其中每单位长度的压降可以表示为平均速度 $u$ 、动力粘度 $\mu$ 和管道半径 $r_0$ 的函数：

（ $u=Q/A$ ，其中， $Q$ 为体积流率， $A$ 为管道的横截面积。）

在此流体类型中，粘性通量起决定作用。 通过使用滑移壁面边界条件，可以忽略这些通量。 对流通量相互抵消，除非存在显著的入口效应，在这种情况下管道流体的关系呈现非线性。 对流通量在变化的流体属性（如可压缩流）中也会变得更为明显。