毛细非饱和多孔介质液气相变传质特性数值模拟

杨牧沄 吴晋禄 黄洁洁 高峄涵 高乃平

1 同济大学机械与能源工程学院

2 上海新型烟草制品研究院有限公司

多孔介质是指由固体骨架和其构成的孔隙空间所组成的一类复合介质。与孔隙内只有气或液一相存在的饱和多孔介质不同，非饱和多孔介质孔隙内同时存在气液两相，其应用广泛存在于食品干燥、热泵系统、岩土工程、建筑材料、烟草制品等领域，其研究往往涉及两相流动，毛细压力，流体相变和非线性孔隙空间等复杂机理。在不同的研究背景下，大量学者的研究内容往往具有不同的研究重点。王刚等[1]采用数值模拟与实验相结合的方法，基于多孔介质模型研究了蒸发器内部速度，温度和压力分布，提出风道结构的优化方向。Talih 等[2]建立了受热多孔雾化芯的集总参数模型，得到加热功率，液体组成和运行参数对特定成分通量的影响规律。Ha 等[3]采用动力学方法，建立了多孔纤维素在电加热器内的蒸发热解的二维瞬态模型，数值模拟结果与经典模型相比显示模型具有优势。在现有文献中，少见对非饱和多孔介质内发生的毛细输运和相变传质相耦合的研究。因此，本文以非饱和多孔介质为研究对象，考虑介质的毛细输运能力对孔隙内液气相变传质的影响，建立了毛细输运与相变传质耦合计算的数值模型，基于Matlab 软件模拟并讨论了不同加热功率，液体组成和孔隙率下的非饱和多孔介质传质特性。

1 数值模型

1.1 模型介绍

本文所研究的柱形多孔介质总长L，直径D。……