当固体电蓄热高温风-水换热器翅片管束规模较大或者较复杂时,考虑到网格划分可行性以及计算量,将管束简化为多孔介质。
多孔介质模型的基本思想:一个控制体中同时包含流体和固体,通过在流体上附加流动阻力,即在动量守恒方程中添加动量源项来表示固体对流体流动的影响。
对固体电蓄热高温风-水换热器简化模型的合理性进行验证,采用的方法是对小尺寸小数目的管束进行实物建模仿真,之后再将管束简化为多孔介质,对比两种方法得到的结果的差异。
考虑到实物建模的可行性,采用的管束为光管,直径50 mm,长200 mm,管间距为100 mm。
采用ICEM CFD进行几何建模和网格划分,图2和图3为实物模型以及简化为多孔介质后的几何网格模型图。
经过网格无关性验证,实物模型采用的网格数为156万,而多孔介质模型的网格数为26万,仅仅为前者的17%,极大减小了计算量。