Fluent与Star CCM+中多孔介质阻力系数的对比分析

Fluent与Star CCM+中多孔介质阻力系数的对比分析

在工程仿真和计算流体力学领域，多孔介质的阻力系数是一个重要的参数。本文将介绍Fluent和Star CCM+两款软件中多孔介质的粘性阻力和惯性阻力的计算方法，并通过一组测试数据进行对比分析。

多孔介质参数说明

首先声明，用“粘性阻力”和“惯性阻力”进行描述可能并不准确，不同的软件可能名称并不一致，而且很多软件都是英文表述，翻译过来可能名称就更驳杂多样了；
比如，Fluent与Star CCM+中常用的“粘性阻力”和“惯性阻力”就不是一个概念，他们的单位不同，同样的测试数据拟合出来的粘性阻力和惯性阻力数值不同，在量级上也差异巨大；

Star CCM+多孔介质参数

Star CCM+中多孔介质的惯性阻力Pi和粘性阻力Pv如下：

• 惯性阻力的单位为kg/m^4；
• 粘性阻力的单位为kg/m^3·s；

Fluent多孔介质参数

而在Fluent中，多孔介质的“粘性阻力”和“惯性阻力”单位如下：

• 粘性阻力的单位为1/m^2；
• 惯性阻力的单位为1/m；

Fluent多孔介质参数求解

Fluent多孔介质参数的求解已经在先前篇章多孔介质阻力系数求解中进行过详细介绍了，在此不再赘述，有需要的小伙伴可翻阅先前的篇章；

Star CCM+多孔介质参数求解

多孔介质测试数据

我们需要分析数据，将数据转化为我们需要的单位，Star CCM+中多孔介质的惯性阻力和粘性阻力就是通过风速(m/s)和ΔP/L(Pa/m)拟合而来的；

需要注意单位的换算，测试数据可能会以质量流率(kg/s)、体积流率(m^3/h)或者其他形式存在；

本篇章前言提及到的几篇文章已经对此进行过介绍，再次就不再赘述了；

Fluent中所指的惯性阻力和粘性阻力，其求取所用的数据是风速(m/s)和压降ΔP(Pa)，请注意甄别；

在多孔区域内，每单位长度的理论压降可用上述公式来确定，因此可通过对风速(m/s)和ΔP/L(Pa/m)的测试数据进行曲线拟合，来求取多项式系数；

二次项系数β即惯性阻力，一次项系数α即粘性阻力；

关于曲线拟合，方法很多，有些大佬甚至编写了小程序来使用，比较简单的方法就是借助Excel表格的相关功能；

利用风速(m/s)和ΔP/L(Pa/m)数据插入散点图；

对散点图添加趋势线，设置趋势线为二次多项式，截距为0，并显示公式；

Fluent VS Star CCM+对比分析

采用同一份多孔介质测试数据，经过转化-拟合-求取我们需要的惯性阻力和粘性阻力，Fluent和Star CCM+中所指的“惯性阻力”和“粘性阻力”并不是一个概念，单位不同，数值也差异巨大，注意甄别；

单位往往是检验的标准；

单位换算

• 1pa=1N/m^2
• 1N=1kg·m/s^2
• 1pa=1kg/m·s^2

结论

结合先前对Fluent中多孔介质惯性阻力和粘性阻力的求取，本篇章就Star CCM+中多孔介质惯性阻力和粘性阻力的求取进行了简易介绍，并对两个软件中的“惯性阻力”和“粘性阻力”进行了对比；