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多孔介质是一种内部布满孔洞或空隙的部件，如汽车排气管中的催化剂、环保设备中的过滤器等，有些时候在宏观上我们也可以将土壤、棉纱、活性炭、换热器等视为多孔介质。显然多孔介质的空隙中可以充满流体或可以进行热量传递，如果采用真实的实体模型来运行CFD仿真，需要在空隙处生成流体网格，计算量会非常巨大。在Flow Simulation中，我们可以用多孔介质简化模型来模拟这种包含空隙且能通过流体的部件。
注意： 如果在Flow Simulation中已经设置了多孔介质，软件会自动禁用表示多孔介质的组件，用户也可以在【组件控制】中手动禁用表示多孔介质的几何体。如果删除了多孔介质属性，默认组件将保持禁用。
Flow Simulation中的多孔介质模型分为两种类型，一种是 散热器模型 （Heat Sink Model），另一种是 多孔介质 （Porous Media）。
散热器模型（Heat Sink Model）类型用来将包含两种流体的热交换器模拟成多孔介质。热交换器的参数值可以从仿真计算（单独的热交换器实体模型Flow Simulation CFD仿真）或物理试验中获得，它的流动阻力表示为质量流量-压差曲线或体积流量-压差曲线。
散热器模型用来表示横向交叉流动式热交换器，其中冷流体（气体）沿一个方向进入，热流体（液体）垂直于该方向流动，在此过程中它们产生热交换。在Flow Simulation选择散热器模型作为多孔介质类型时，“气体”是流过多孔介质的向导中设置的实际项目流体，而“液体”是散热器模型中的虚拟流体，它会向系统增加热量，但用户并未在Flow Simulation项目中设置该流体。
在包含热交换器的系统级仿真中，如果热交换器中包含高温液体对系统加热，则可以将热交换器简化为散热器模型类型的多孔介质。尤其是针对板式热交换器产品，直接使用包含翅片的精细实体热交换器模型由于网格量过大基本无法计算，可以考虑简化为多孔介质来做整体模型的计算。
如果在包含热交换器的系统级仿真中，热交换器是吸热类型，则可以简化为常规的多孔介质类型，并在分析树的边界条件中赋予代表多孔介质的虚拟实体负值热源（负值表示吸热，正值表示放热）。
多孔介质类型提供了多种方式来定义流动阻力，包括从流道和多孔介质尺寸来计算流动阻力，热交换参数则以多孔矩阵热导率属性的方式进行定义。多孔介质的属性定义包含多孔性、渗透类型、热阻计算公式等，如图2-23所示。
（1）多孔性 多孔性定义为多孔介质的空隙相对于总介质体积的体积分量。
（2）渗透类型 渗透类型包含以下四种。
1）各向同性。介质渗透性与介质中的方向无关。
2）单向。介质仅在一个方向具有渗透性。
3）轴对称。介质渗透性完全由其相对于指定方向的轴向（ n ）和横向（ r ）分量控制。
4）正交各向异性。常见的一般情形，即介质渗透性随方向变化，并完全由其在三个主方向上确定的三个分量控制。
图2-23 多孔介质的属性定义
（3）热阻计算公式 介质对流体流动的阻力以流动阻力系数 k 来表示（对于轴对称或正交各向异性类型则为分量），其定义为
式中， P 、 ρ 、 v 分别是流体的压力、密度和速度； grad ( P )是多孔介质中某方向的流体压力变化梯度，在多孔介质中假定为常数，因此 grad ( P )=压降/厚度。
热阻计算公式有5种类型可供选择。
1）压降、流量、尺寸。选择【压降、流量、尺寸】时，流动阻力系数计算公式为
式中，Δ
P
是沿着某个方向的压力损失；
是通过多孔体的质量流量；
S
和
L
分别是多孔介质的横截面的面积和该方向长度。此时需要输入压力损失（压降）Δ
P
与质量流量
或体积流量
Q
的数据表，当设置为体积流量时，质量流量通过公式
换算。
2）速度相关性。选择【速度相关性】时，流动阻力系数计算公式为
式中， v 是流体速度； ρ 是流体密度； A （单位为kg/m 4 ）和 B [单位为kg/（s·m 3 ）]是常数。选择此选项时，我们需要指定 A 和 B 的数值， v 和 ρ 由系统计算。
3）参考孔径大小相关性。选择【参考孔径大小相关性】时，流动阻力系数计算公式为
式中， μ 和 ρ 是流体的动力黏度和密度； D 是多孔介质内部孔径（水力直径）； ε 是多孔介质的孔隙率。如果将多孔介质内部孔径规则、细长孔径通道中的流体流动视为层流，则可以使用此相关性。使用此相关性时，需要指定水力直径（孔径），孔径大小的默认值是0.00001m。
4）参考孔径大小相关性和雷诺数。选择【参考孔径大小相关性和雷诺数】时，流动阻力系数计算公式为
式中， μ 和 ρ 是流体的动力黏度和密度； D 是多孔介质内部孔径（水力直径）； Re 是多孔介质内的雷诺数， f ( Re )表示关于 Re 的函数关系。选择此选项时，除了需要指定多孔介质内部孔径 D 外，还需要指定 f ( Re )的函数计算公式。孔径大小的默认值是0.00001m。
5）压降、速度、尺寸。选择【压降、速度、尺寸】时，流动阻力系数计算公式为
式中，Δ P 是沿着多孔介质某个方向的压力损失； v 和 ρ 是流体速度和密度； L 是多孔介质在所选方向的长度。选择此选项时，需要输入压力损失（压降）Δ P 与速度 v 的数据表。
（4）使用湍流尺度 选择【使用湍流尺度】时，用来计算流体在流经多孔介质以后的湍流耗散率。湍流尺度的默认值是0.00001m。
（5）使用校准密度 多孔介质的流动阻力系数与流体的密度和黏度相关。选择【使用校准密度】时，可以根据流体的密度来校准多孔介质的流动阻力系数。
（6）多孔矩阵的热导率 选择【多孔矩阵的热导率】时，可以用来定义多孔介质的传热属性。选择此选项后，还需要设置使用有效密度、多孔矩阵的密度、多孔矩阵的比热容、传导类型（4种类型：各向同性、单向、轴对称、正交各向异性）、热导率、熔点温度、矩阵和流体热交换的定义标准（两种类型：体积热交换系数、热交换系数与比面积），如图2-24所示。
如果没有选择【多孔矩阵的热导率】，但Flow Simulation项目整体考虑热传导，则软件会忽略多孔介质的固体矩阵产生的热传递，并将多孔介质中的热效应视为流体体积的热效应。
在有多孔介质试验数据的情况下，我们可以获得压降与流量或压降与速度之间的关系等数据，用上述选项来定义多孔介质的属性参数很方便。
图2-24 多孔介质的多孔矩阵的热导率
对于流体系统内部的多孔板，为了减少计算量，我们也可以在Flow Simulation中建立一个包含实体多孔板的内流场模型，通过仿真计算多种速度入口下多孔板两端的压差，进而将多孔板等效定义为多孔介质。