1．2  国内外研究现状

1．3  本文研究内容及主要工作

本文旨在利用数值方法在代表元（REV）尺度上系统研究不同的空隙率、渗透率等因素对流动与传热的影响，从而揭示多孔介质内流动与传热的机理。具体为：

1、使用CFD软件Fluent为平台来进行单相流体在多孔介质内的数值模拟研究；论文网

2、了解REV尺度，了解流体在多孔介质中基本的流动与传热方程 

3、分析不同的空隙率和渗透率等因素对流动与传热特征的影响，验证达西定律。

2  多孔介质传输现象概述

2．1  多孔介质定义及特性

多孔介质是指由固体物质组成的骨架一级骨架间微笑的空隙中充满的流体（单相或多相并存）而组成的多相物体。常见的多孔介质有土壤，砂砾，泡沫材料，面包及人体组织等。多孔介质的结构特性应符合以下要求：多孔介质中的空隙空间是相互连通的，孔隙尺寸比流体分子平均自由程大很多，相对宏观尺寸、孔隙空间尺寸小很多。 

多孔介质根据其骨架材料的特性及孔隙结构的分布特性，可分为各向异性多孔介质和各向同性多孔介质。各项同性多孔介质是指多孔介质的骨架材料是均质的且孔隙结构分布均匀，相关物理量沿任意法线方向的变化相同。本文研究的是各项同性的多孔介质。

多孔介质根据孔隙中流动流体的含湿及饱和形态，可分为含湿饱和多孔介质、含湿非饱和多孔介质以及干饱和多孔介质。其中，含湿饱和多孔介质和干饱和多孔介质中的流动流体为单向流，非饱和多孔介质中存在两相流。本文研究的是单向流。

2．2  多孔介质基本参数

2.2.1  表体征元

在多孔介质的一定范围内选取一个控制体，用这个控制体的局部容积求得的任何参数的平均值具有代表性，在形态上包含了足够多的多孔介质微结构体。这个控制体称为表体征元，即REV。

REV选定的要点是：文献综述

（1）REV的尺度远小于整个计算区域的宏观尺度

（2）REV应包含足够多的固体骨架和孔隙，以致单元体内的孔隙体积远大于单个孔隙空间。

（3）在计算区域内，REV所表征的基本参数随空间坐标的变化幅度很小。

2.2.2  孔隙率

孔隙率（porosity）是指多孔介质中的微小孔隙的总体积与该多孔介质的外表总体积之比，其表达式为：

  =   × 100％ =   × 100％

孔隙率可分为两种：多孔介质内部相互连通的微小孔隙的总体积与该多孔介质的外表体积的比值称为有效孔隙率，用 e表示；多孔介质内相通的和不相通的所有微小孔隙的总体积与该多孔介质的外表体积的比值称为绝对孔隙率或总孔隙率，以 T 表示。通常孔隙率是指有效孔隙率，考虑到书写方便，一般直接以 表示。 

孔隙率是影响多孔介质内流体传输性能和多孔介质研究应用中的一个重要参数。

2.2.2  比面

比面（specific surface）Ω是指多孔介质总容积V与固体骨架总表面积As之比，其表达式为：

Ω =  

多孔介质的比面定义也能理解是多孔材料每单位总体积中的孔隙的隙间表面积。多孔体比面越大其骨架的分散程度越大，颗粒越细。