散堆拉西环模型的确定及网格划分

       多孔介质有多种类型，是由固体物质组成的骨架分隔成大量密集成群的微小空间所构成的物质。人造多孔介质种类繁多，如填料。散堆拉西环蓄热室是由形状系数相同的拉西环填料堆积成的固定床，固定床内孔隙形成的通道非常符合多孔介质的特点，因此采用多孔介质模型对散堆拉西环蓄热室床层结构进行合理简化，研究其非稳态传热与气体流动特性。

       三维蓄热室物理模型如图l所示。蓄热室为金属圆筒，是轴对称的，里面气体的速度、温度及压力分布都具有对称性，因此只选取蓄热室1/4的三维空间体积作为计算区域如图1 (b),计算时图中1区、3区设为纯流体区域，2区设为多孔介质区域。

       为了合理设置边界条件，简化计算过程，作以下主要假设:(1)忽略烟气、空气在通道内的辐射换热而只有对流换热;(2)忽略蓄热室向外界传递的热损失;(3)忽略各个拉西环在结构尺寸上的微小误差;(4)认为散堆形式下拉西环蓄热体其表面积及质量分布是均匀的。

       所建模型网格的划分采用Tet/Hybrid与Tgrid组合的划分方法。流动与换热控制方程组在蓄热体段，流体通道尺度很小，流体速度低，雷诺数较小，流动可视为层流。控制方程为质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。(1)质量守恒方程apl at+0(pu)=0(1)(2)动量守恒方程多孔介质的动量方程具有附加的动量源项，在流过多孔介质的层流中，压力降正比于速度，忽略对流加速和扩散项，就简化为Darcy定律:OP=_p,(2)a=碑s3/[ 150(1一，2)](式中:a代表多孔介质的渗透性，DP为平均粒子直径，为空隙率。能量守恒方程对于多孔介质，FLUENT仍然解标准能量输运方程，只是修改了传导流量和过度项。多孔介质对能量方程的影响体现在对对流项和时间导数项的修正上。在多孔介质对对流项的计算中采用了有效对流函数，在时间导数项中则计人了固体区域对多孔介质的热惯性效应:key=kt+(1一)k,(5)式中:ht为流体的始，h:为固体介质的烩，必为介质的多孔性，ShI为流体烩的源项，Sh为固体烩的源项，kea为介质的有效热传导系数，勺为流体热传导率，k:为固体热传导率。www.zbhdjx.cn