孔隙介质中局部热非平衡模型：导热效应比较研究
流体动力学
2026-04-28 v1
摘要
孔隙介质中热传递的瞬时传递假设为局部热平衡（LTE），即在不同相之间进行瞬时热传递。当系统存在大温度梯度、热性能差异大或流速高时，这一假设可能不成立。局部热非平衡（LTNE）模型旨在描述 LTE 假设失效时的热传递过程。本文比较了从孔隙尺度到代表性 elementary volume（REV）尺度的三个连续尺度模型。具体而言，评估了双网络模型和 REV 尺度模型与孔隙解析模型之间的性能，后者在无实验结果时被视为参考。使用不同的有效模型在 REV 尺度上获得升标化属性，并比较结果温度分布。研究的系统完全饱和，包含一种流体和一种固体相。本研究专注于纯导热系统，无显著的热性能差异。结果表明，当界面热阻较低时，LTE 成立；但当界面热阻较大时，固体和流体温度会有差异。采用 homogenization 方法获得的 REV 尺度模型有效参数导致的温度分布与孔隙解析模型相似，而双网络模型由于其固定的空间分辨率而表现出更大的偏差。在评估的 REV 尺度模型的各种有效参数公式中，只有基于 homogenization 的方法能够捕捉 LTNE 行为，因为它包含了界面热传递系数。在大多数实际应用中，导热作用较大，其影响将在后续文章中讨论。
引用
@article{arxiv.2504.05920,
title = {Local Thermal Non-Equilibrium Models in Porous Media: A Comparative Study of Conduction Effects},
author = {Anna Mareike Kostelecky and Ivar Stefansson and Carina Bringedal and Tufan Ghosh and Helge K. Dahle and Rainer Helmig},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.05920},
year = {2026}
}