1、導熱與流動是多孔介質內熱質傳遞中的兩個重要過程。已有的研究表明，不僅是多孔介質各組份的物性參數，孔隙的結構形態(tài)(孔隙尺寸、形狀、分布、連通性等)對多孔介質內的各種傳遞過程也有著重要的影響。傳統(tǒng)上，由于多孔介質結構的復雜性，歐幾里德幾何很難對其進行精確描述，研究者不得不采用連續(xù)介質假設和體積平均的概念，也就很難考查孔隙的微觀結構對其內部導熱和流體流動的具體影響，使得傳統(tǒng)的研究結果有很多的局限性。 本文抓住多孔介質內熱質傳遞研究中結

2、構因素這一關鍵與難點，建立了多孔介質分形結構模型，利用有限容積法和格子-Boltzmann方法，分別對分形多孔介質內的導熱和流動問題進行了詳細的數值模擬分析，得出了一些具有一定普遍性的規(guī)律。 在對多孔介質結構特性簡要介紹的基礎上，綜述分析了四種多孔介質結構模型，總結了前人在多孔介質結構建模方面的研究，分析了已有模型的優(yōu)勢與不足，闡述了引進分形模型的緣由和必要性。然后，簡要介紹了分形幾何的概念和基本原理，闡明多孔介質結構的分形特性

3、。最后基于分形幾何原理，構造了幾種分形結構用以模擬多孔介質孔隙結構。 基于多孔介質分形結構模型，建立了分形多孔介質內的導熱模型，利用有限容積法對其導熱問題進行了數值模擬計算，詳細分析了基質導熱系數、孔隙流體導熱系數、孔隙率、孔隙結構形態(tài)等因素對有效導熱系數的影響規(guī)律；并將數值計算結果與文獻中的公式進行了對比分析，為其提供了數值驗證。結果分析表明：(1)對于規(guī)則分形多孔介質來說，有效導熱系數與基質導熱系數、孔隙流體導熱系數大致成冪

4、函數關系，與孔隙率大致成指數函數關系。(2)孔隙率的大小是影響其有效導熱系數的主要因素，但孔隙本身的大小和分布也有影響，有時不同的孔隙分布特別是大孔隙的分布引起的差別會很大。(3)分形多孔介質結構上的周期性并不等同于其內部熱傳導規(guī)律的周期性，這種區(qū)別很值得我們在多孔介質結構建模和實驗取樣方面注意。 把分形理論和LBM相結合來研究多孔介質內的流體流動問題，針對不同孔隙率和不同流場進出口壓差的情況進行了模擬計算，結果表明：(1)分形

5、多孔介質內流體流動的某些流場結構也具有分形特征。(2)體積流量與流場進出口壓差大致成線性關系，說明Darcy定律也適用于分形多孔介質內的流體流動。進出口壓差一定的條件下，體積流量隨孔隙率的增加而增加，體積流量與孔隙率成指數函數關系。(3)LBM適合于研究分形多孔介質內的流體流動，將分形理論和LBM相結合來研究多孔介質內的流體流動問題，有可能更深刻地揭示多孔介質復雜結構內流體流動的內在規(guī)律。最后對全文工作進行總結，并對今后的研究工作進行了