多孔介质材料脱水

多孔介质中水分的蒸发是食品、造纸、木材、垃圾处理等工业中的重要过程。本算例要计算的内容为，在一个空间里面，将木材的含水率从40%降到10%。过程为：先用换热器和内部风扇将木材堆加热，直至木材中心温度比表面温度低10摄氏度左右，然后将空间抽真空（0.15个大气压），直至木材中心温度降低到该压力下的沸点。

在该算例中有以下几个要点：

采用湿蒸汽扩散、湿空气传热和层流三个模块进行模拟；
每个模块中都将木块设为多孔介质，其中的参数仅为计算演示，不对数据可靠性负责；
该计算采用二维简化模型；
计算分为两步：第一步采用高温气流将木材中水分蒸发，当中心温度比表面温度低10℃时停止，第二步停止通风，降低空间内压力，使木材中水分继续蒸发并带走热量，直至含水率继续降低。
本计算仅做示例只用，其中数字与计算要求不完全相符。

设置中的注意点

本算例参考COMSOL官网算例多孔介质中的大蒸发率蒸发进行设置；
本算例中，在研究（study）中设置了3个计算步骤。步骤1为稳态，步骤2-3都是瞬态。COMSOL中在同一个研究里设置不同的计算步骤时，求解器中“Solution Store 1（sol2）”将用来存储每一个中间步骤的求解结果。当步骤1完成时，sol2将保存步骤1结果，默认步骤2将使用步骤1 的结果作为初始值；当步骤2 计算结束后，sol2将保存步骤2结果，步骤3将使用步骤2 的结果作为初始值。因此如果要在不同的时间之间改变边界条件，可以让求解器分别求解不同的步骤，在步骤之间调整边界条件。
在步骤1中，勾选层流和湿蒸汽传热模块，并在多物理场耦合中勾选非等温流。因为该蒸发过程中，水蒸气的扩散对气流的流动和传热影响非常小，因此可以先计算流动传热，并将其结果作为之后计算的初始值。实际上也可以采用全耦合求解，但是全耦合求解需要注意两个问题，第一全耦合求解的复杂程度更高，可能会容易发生发散，第二如果采用全耦合计算，各模块的边界条件应该采用函数形式，不可以直接设置一个跟初始值不一致的值。
在步骤2中，时间和求解器设置如下。
在步骤3中，时间和求解器设置如下。请注意输出时间的第一个值应当是步骤2输出时间的最后一个值。
在本算例中，设置了阶跃函数 rm1 用来控制出口处压力的变化。
计算步骤简要说明如下：

7.1 层流模型设置好入口流速u0，出口表压压力为0；

7.2 在步骤2上右击，选择 计算到选定项；

7.3 在层流模型中，将出口表压设置为 0-15000*rm1((t-50)/20);

7.4 在步骤3上右击，选择 计算选定步骤。
在结果中，数据集选择 sol1则显示50~1000s结果，如果选择 sol2 则显示结果为0~50s结果。

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Github链接：多孔介质材料脱水.mph

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