为多孔介质的当量直径_多孔介质中单相对流换热分析的流体渗流模式

1999年第33卷第8期 VOL.33 No.8 1999

多孔介质中单相对流换热分析的流体渗流模式

王补宣

摘要：自然界和工程上常遇到多孔介质的渗流流动和传热传质，具体的研究分析总

要涉及渗流的模式问题.本文对经典达西流和Forchheimer扩展达西流、Brinkman扩展达

西流以及Forchheimer-Brinkman-Darcy流模式作了简明、系统的整理和综述，分析其适

用的场合，供理解和研究多孔介质中的流体流动与传热传质作参考.

关键词：多孔介质；单相流体；达西渗流；扩展达西流

中图分类号：TK 124 文献标识码：A

On the Modelling of Fluid Flow in Porous Media

WANG Bu-xuan

Inst. for Thermal Sci. & Eng., Tsinghua Univ., Beijing 100084, China

Abstract： The fluid flow with or without heat and mass transfer through a porous medium is

much popular in the nature or in engineering field. This paper reviewed briefly and systematically

the classical Darcy flow and its extended formulations known as Forchheimer-, Brinkman-or

Forchheimer-Brinkman-extended Darcy flow. It shows their possible applications, respectively,

for analyzing the coupled heat and/or mass transfer.

Key words： porous media; fluid flow; Darcy flow; extended Darcy flow

多孔介质中物质和能量的输运是地球生物圈内普遍存在的自然现象.流体在多孔介

质中的渗流流动是古老命题之一，但多孔介质传热传质的研究随着科学技术的进展不

断面临着新课题的涌现，对我国工农业的发展和适应环境保护的需要有着广阔的实用

背景，也是形成交叉和边缘学科的潜在生长点之一

［1,2］

流体流过固定床或流化床时，既是在静止或者浮动的固体颗粒“外部”绕流，又

是在床层复杂通道中的内部流动

［3］

.已经提出处理单相流体渗流多孔介质中的不同模

型式，不妨分成两类基本近似，即：① 分析连通空隙通道中的流动；② 分析沉浸在流

体的固体骨架的外部绕流.前者更适用于低孔隙率情况，后者对高孔隙率时将是唯一可

行的基本途径.对中度孔隙率，很难说哪一种优于另一种.通道流动学说把多孔介质看作

是若干毛细子通路并联或串联成网络

［4］

.对球粒堆积床，每个球粒为流体所绕流，这

种模型也常被称为“曳力理论”模型

［4］

.问题的复杂性，使一些实验研究者常借助于

量纲分析和某些理论考虑，以获致可信数据的综合，这种“唯象模型”已不再限于通

道流动、抑或沉浸绕流.

file:///E|/qk/shjtdxxb/shjt99/shjt9908/990812.htm(第 1／9 页)2010-3-23 6:50:58

万方数据

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