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导热率模拟
使用 VGSTUDIO MAX
使用 VGSTUDIO MAX 的传递现象模拟模块，在不同材料的 CT 扫描上模拟导热率。
导热率模拟
导热率测量材料传递热量的能力。
VGSTUDIO MAX 的传递现象模拟模块
- 可用于模拟双组分材料中的稳定温度和热通量场，其中每种材料的导热率不同，边界条件是进口和出口与热储层相连，每个热储层有不同的恒定温度；
- 可直接处理体积数据，并使用 VGSTUDIO MAX 中精确到亚体素的局部自适应表面测定；
- 具有用于进行热传递虚拟实验的“实验模式”和用于计算热导率张量的“张量模式”。
导热率的计算是基于以下双组分材料中稳定温度和热通量场的微分方程：
其中 Ω 是整个模拟域，Ωₐ 是分量域 a（a = 1, 2）。假设 Ω1 和 Ω2 不重叠，并且它们的并集等于 Ω。T 是温度，φ 是热通量，kₐ 是分量 a 的热传导率，Δ 是拉普拉斯算子，grad 是梯度算子。
实验模式
在实验模式下，软件对结构的 CT 数据执行虚拟试验，以模拟热量在结构里从入口平面向与其平行延伸的出口平面的传输情况。可以选择垂直于入口和出口平面的“已封闭”或“已嵌入”选项作为边界条件。必须指定温差作为流动的驱动量。
计算结果
结果会以 2D 和 3D 视图中的热通量和相对温度呈现。热流方向可以通过 2D 和 3D 视图中的流线进行可视化：
- 热通量
- 相对温度
- 热通量流线
热通量（2D 视图）
热通量（3D 视图）
相对温度（2D 视图）
相对温度（3D 视图）
热通量流线
其他结果
以表的形式列出了以下其他的结果：
- 有效导热率
- 扩散弯曲度（几何和代数）
- 地层因数
- 空隙分数
- 总热传递
- 温度梯度
可以将以下结果视为沿流向的曲线图：
- 热通量
- 空隙分数
- 总热传递
张量模式
在张量模式下，软件会计算有效的张量值导热率。热导率张量的计算可以在整个结构上进行，也可以通过集成网格对结构的增量进行计算。
张量模式
结果
软件以 2D 和 3D 可视化形式显示导热率张量。
- 结果显示为位于模拟体积中心的椭圆体。
- 如果在集成网格上进行分析，则结果显示为位于每个单元格中心的椭圆体。
- 椭圆体的主轴与张量的本征向量对齐，而轴长与张量的本征值成正比。
- 在集成网格上进行分析时，也可以以 2D 和 3D 可视化形式显示平均有效导热率和空隙分数，以及导热率张量的本征值。
每个集成网格单元格的有效导热率张量
平均有效导热率（2D 视图）
平均有效导热率（3D 视图）
空隙分数（2D 视图）
空隙分数（3D 视图）
除了张量的本征值和本征向量外，表中还列出了相对于模拟坐标系的有效热导率张量的分量。
好处
易于使用
- 不需要模拟方面的专业知识
- 不需要计算网格
高效
- 使用单个软件即可实现从材料分割到模拟的无缝工作流程
现实可行
- 通过精确到亚体素的表面测定，可以捕捉到所有的微结构细节