多孔介质材料在工业上应用广泛，而在流体设备中，这类介质更是被常用于气液过滤、表面反应、热交换、粒子吸附等需要大面积流-固接触的工艺上。依据不同的工艺要求，多孔介质材料在构造上有些是各向同性的，有些是各向异性的，而实际工程运用中又以各向异性的材料居多。以下三图为常见的多孔介质材料：

（1）纤维编织滤布        （2）竖直微孔催化剂       （3）密布单向管道堆

介质（1）纤维编织滤布主要用于气体微粒过滤，因厚度较薄，宏观上可以认为是面状的多孔介质。由于织造纤维的密集度极高，气体在进入微孔纤维后沿布面平行方向渗透时的阻力会很大；而气体会尽量沿接近原入射角的角度出射离开纤维层，这是最符合气流最低能耗原则的，而这个最低能耗表现为滤布两侧压力值的突变。

介质（2）竖直微孔催化剂主要用于气相表面反应，气流只能沿平行的竖直微孔群单向通行。微孔表面较为粗糙，气体经过这样一段催化剂层后会有明显的阻力压差，而这段压差是沿催化剂层厚度范围渐变累积的。

介质（3）密布单向管道堆主要用于气体热交换，在这里“多孔”的概念是指管道间的有大量细密、狭窄的气流间隙。该图中，主气流将沿竖直方向、自上而下穿越3层管道堆。两侧的环形连接管区在安装完成后将被封闭不在主气流区内。只要这些水平管的布置形式及管间距是统一的（沿横截面矩阵式对齐布置，或者隔行交错布置），那么这种大体积的管堆区域就可以认为是“均匀、各向异性”的多孔介质，而其浸没在流体中的宏观阻力性能，是可以通过CFD模拟预先得到的，我司在这方面有过多个案例的模拟经验。

以下为我司包含介质（1）和介质（2）的模拟案例简介。

一、包含介质（1）纤维滤布的模拟案例

下图为某一布袋除尘器模拟结果的几何模型。整个中部仓室，密集布置圆条状滤袋（与前面的介质实物图类似），滤袋底部封闭不透气，滤袋上口敞开，侧面为纤维滤布。气体由左下方进入中部仓室，然后必须由滤袋侧面进入滤袋 ，并经滤袋上口进入上部仓室最后从左上方离开。

<案例几何模型>

从下图的<气体压力场>可见，因为多孔纤维滤布的存在，且气体进入滤袋是最终离开设备的必经途径，大部分高度范围的滤袋内、外有一个大约50～100 Pa范围的稳定压差，而这种内外压差是突变的。从<气体速度场>可见，由于滤袋内外稳定压差的存在，气体进入各个滤袋的比例较为均匀；之后气流逐渐往上汇聚并加速，最后在进入上部仓室时形成射流群，空间突然扩容造成压差损失，所以压力再次快速下降约100 Pa。

<气体速度场>                                                    <气体压力场>

二、包含介质（2）微孔催化剂的模拟案例

下图为某一锅炉尾气脱硝设备模拟的几何模型。气体由左上方进入，经过中部竖直烟道最后进入右侧反应器，并经过反应器中部的2层催化剂层，最后从下方离开。单层微孔催化剂层，由数百个前面实物图中的竖直微孔介质小单元紧密排列而成，尾气必须从这些微孔中自上而下穿过，形成均衡而渐变的压力下降。

<案例几何模型>

从下图的<气体压力场>可见，烟气压力在经过两个催化剂区段，都有均匀而渐变的压力下降，每一段的压差变化约200 Pa。之所以能有这么均衡的压力结果，是因为进催化剂层前，尾气流速已经通过前面的多道导流措施调整到很均匀，参见<烟气速度场> 图。

     <烟气速度场>                                                      <烟气压力场>