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基于openfoam的铅基快堆流体通道内两相流研究

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原子能科学技术 2020年第9期54卷 1582-1588页

作者：杨晟张有鹏复旦大学现代物理研究所上海200433

为研究铅基快堆中铅/铅铋的特殊热物性导致的在两相流情况下的热工水力特性,模拟流体通道中空泡存在对堆芯的输热能力以及安全性的影响,本文采用开源的CFD计算软件openfoam,应用基于VOF方法的数值模拟,构建了铅基快堆中常见的三角形通... 详细信息

为研究铅基快堆中铅/铅铋的特殊热物性导致的在两相流情况下的热工水力特性,模拟流体通道中空泡存在对堆芯的输热能力以及安全性的影响,本文采用开源的CFD计算软件openfoam,应用基于VOF方法的数值模拟,构建了铅基快堆中常见的三角形通道模型,通过与子通道程序的验证和单相条件下实验的校核,检验了所用代码的准确性,并对堆内冷却剂通道的两相流进行了模拟。模拟结果表明:随着两相流流速的增大,冷却剂出口温度降低。气液两相流在内通道流动过程中,气相基本在通道内部流动。随着轴向高度的升高,气泡会在内通道的中心区域聚合;燃料组件的角通道是气泡含量多的区域,会造成局部传热恶化,导致组件烧毁。

关键词：铅基快堆两相流 openfoam VOF模型

基于openfoam的非对称双体船操纵性预报及运动特性研究

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中国造船 2021年第2期62卷 14-24页

作者：姜帆李云波闫凤超龚家烨王茗瑶哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306

基于粘性流体理论,利用6自由度MMG模型,结合非对称双体船的水动力性能特点,建立静水中该类船型在水平面上操纵运动的模型。用开源CFD求解器openfoam对该模型在不同舵角下的定常回转运动和高舵角下的Z形运动进行数值模拟。比较了打左舵... 详细信息

基于粘性流体理论,利用6自由度MMG模型,结合非对称双体船的水动力性能特点,建立静水中该类船型在水平面上操纵运动的模型。用开源CFD求解器openfoam对该模型在不同舵角下的定常回转运动和高舵角下的Z形运动进行数值模拟。比较了打左舵和右舵时的操纵运动特性,显示非对称侧体对回转运动和Z形运动具有明显的影响,并实现了对该类双体船操纵性能的预报。

关键词： CFD openfoam 非对称双体船 6自由度MMG模型操纵性

基于势流理论和openfoam的耦合模型对多向不规则波浪的模拟

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水科学进展 2016年第1期27卷 88-99页

作者：季新然柳淑学 Bo T.PAULSEN Harry B.BINGHAM 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 丹麦技术大学机械学院代尔夫特三角洲研究中心

基于势流理论的数值水池可以快速计算波浪的传播及其对建筑物的作用,但是势流理论是基于波浪的无黏性假设的,而在工程中,通常需要在固体边界及波浪破碎的区域考虑黏性效应。针对基于求解Navier-Stokes方程的黏性水池计算量较大、速度较... 详细信息

基于势流理论的数值水池可以快速计算波浪的传播及其对建筑物的作用,但是势流理论是基于波浪的无黏性假设的,而在工程中,通常需要在固体边界及波浪破碎的区域考虑黏性效应。针对基于求解Navier-Stokes方程的黏性水池计算量较大、速度较慢的缺点,采用耦合的方法模拟多向不规则波浪的传播,即在外域通过基于势流理论的数值水池产生多向不规则波浪,内域采用求解Navier-Stokes方程和流体体积法(VOF方法)对自由表面进行追踪,通过外域所提供的边界波浪,内域计算可以在较小区域进行计算,从而达到减少计算量、提高计算效率的目的。

关键词：势流理论 openfoam 耦合多向不规则波浪

基于openfoam的离心泵内部流动数值模拟

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应用基础与工程科学学报 2012年第6期20卷 1042-1050页

作者：任芸刘厚林吴登昊谈明高舒敏骅江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江212013 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

分析了离心泵内流模拟中存在的问题,指出开源CFD软件是提高离心泵内流模拟精度的必然选择.通过在开源计算流体力学软件openfoam的求解器中添加GGI动静耦合处理程序,实现了openfoam在泵内流数值模拟中的应用.应用修改后的openfoam求解程... 详细信息

分析了离心泵内流模拟中存在的问题,指出开源CFD软件是提高离心泵内流模拟精度的必然选择.通过在开源计算流体力学软件openfoam的求解器中添加GGI动静耦合处理程序,实现了openfoam在泵内流数值模拟中的应用.应用修改后的openfoam求解程序对一比转数为117.8的离心泵不同工况下的内流场进行数值模拟,并将数值计算结果与试验结果进行了对比,同时分析了叶轮内部流场的分布规律.研究结果表明,设计工况下的计算扬程相对误差最小,约为-3.5%,而小流量工况下误差最大-6.4%;各工况下的计算效率绝对误差范围均在-0.5%以内.这说明设计工况下的模拟结果优于非设计工况下的计算结果.同时,叶轮内部压力分布和相对速度分布规律符合离心泵内部流动的一般规律.

关键词： openfoam 离心泵内部流动数值模拟

基于openfoam的过冷流动沸腾数值模拟

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原子能科学技术 2019年第11期53卷 2157-2161页

作者：秦浩王明军李林峰田文喜苏光辉秋穗正西安交通大学陕西省先进核能技术重点实验室动力工程多相流国家重点实验室

过冷流动沸腾现象被广泛应用于工业生产和动力系统中,对该现象的准确预测是两相流CFD模拟的重要研究方向。本文详细阐述了该模拟过程中的欧拉两流体模型及相关辅助模型,基于开源CFD平台openfoam,模拟了4.5MPa下竖直圆管内的过冷流动沸腾... 详细信息

过冷流动沸腾现象被广泛应用于工业生产和动力系统中,对该现象的准确预测是两相流CFD模拟的重要研究方向。本文详细阐述了该模拟过程中的欧拉两流体模型及相关辅助模型,基于开源CFD平台openfoam,模拟了4.5MPa下竖直圆管内的过冷流动沸腾,得到了截面空泡份额、液相平均温度及壁面温度沿轴向的分布。计算结果与实验值符合良好,说明了模型的有效性和程序的正确性。本文可为在openfoam中添加新的模型及开发新的求解器以模拟过冷流动沸腾问题提供参考。

关键词： openfoam 过冷流动沸腾数值模拟

基于openfoam的氢气音速喷嘴流出特性研究

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计量学报 2024年第8期45卷 1155-1161页

作者：项裕涵黄震威李春辉曹培娟谢代梁中国计量大学浙江杭州310018 中国计量科学研究院北京100029 河北师范大学河北石家庄050024

采用openfoam数值模拟,并基于中国计量科学研究院的高压pVTt气体流量标准装置实验测量相结合的方法,针对喉径为0.32、1.01、3.20 mm的3支音速喷嘴,在喉部雷诺数4.14×10^(3)~8.21×10^(5)层流范围内,定量研究了不同气体介质对其流动状... 详细信息

采用openfoam数值模拟,并基于中国计量科学研究院的高压pVTt气体流量标准装置实验测量相结合的方法,针对喉径为0.32、1.01、3.20 mm的3支音速喷嘴,在喉部雷诺数4.14×10^(3)~8.21×10^(5)层流范围内,定量研究了不同气体介质对其流动状态及计量特性的影响。结果表明,氢气和氦气流出系数间的最大偏差达1.14%,氢气和空气流出系数间的偏差在0.45%以内。

关键词：流量计量音速喷嘴流出系数 openfoam 数值模拟

基于openfoam的船舶与液舱流体晃荡在波浪中时域耦合运动的数值模拟

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船舶力学 2012年第7期16卷 750-758页

作者：李裕龙朱仁传缪国平范菊陆志妹上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点试验室上海200240 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

波浪中载液船舶运动激励舱内液体的晃荡,舱内液体晃荡产生的冲击力同时作用在舱壁上,进而影响船舶的运动姿态。波浪中船体水动力和时延函数是在势流理论范畴下采用切片法和脉冲响应函数方法计算获得的,液舱内液体非线性晃荡是基于粘性... 详细信息

波浪中载液船舶运动激励舱内液体的晃荡,舱内液体晃荡产生的冲击力同时作用在舱壁上,进而影响船舶的运动姿态。波浪中船体水动力和时延函数是在势流理论范畴下采用切片法和脉冲响应函数方法计算获得的,液舱内液体非线性晃荡是基于粘性流理论实时计算模拟,两者耦合建立了波浪中载液船舶与液舱流体晃荡耦合的运动方程。论文基于开源CFD开发平台openfoam,自主开发实现了船体运动与液舱晃荡的耦合计算程序,并进行了相应的数值模拟计算和验证工作。该方法完整地考虑了波浪、船体和液舱晃荡之间的耦合作用,并结合船体内外流场特点分别采用了势流和粘性流理论,具有较高的计算效率。通过数值模拟计算和模型实验研究表明,数值模拟计算能够清晰显现出液舱晃荡对船体全局运动影响,船体运动计算结果与模型实验结果吻合良好。

关键词： openfoam 液舱晃荡脉冲响应函数运动耦合时域模拟

基于openfoam模拟精馏塔板的气液流动

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过程工程学报 2023年第6期23卷 858-869页

作者：周晓庆焦云鹏范天博何险峰陈建华沈阳化工大学化学工程学院辽宁沈阳110142 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

本研究对筛孔型精馏塔板上的空气-水两相流进行了模拟,模拟方法采用基于开源软件平台openfoam的双流体模型框架。模拟体系选用Solari-Bell经典实验体系,研究了不同操作条件下的气液两相流动参数,包括清液层高度、气相速度、液相速度和... 详细信息

本研究对筛孔型精馏塔板上的空气-水两相流进行了模拟,模拟方法采用基于开源软件平台openfoam的双流体模型框架。模拟体系选用Solari-Bell经典实验体系,研究了不同操作条件下的气液两相流动参数,包括清液层高度、气相速度、液相速度和塔板压降等,模拟结果与实验结果的变化趋势基本一致。基于CFD模拟结果,分析了不同工况下塔内气液两相速度场与气含率分布等流动参数,结果表明本工作可以较好地捕捉塔板上的气液流动特征。进一步地,讨论了应用openfoam模拟精馏塔内气液两相流动的若干影响因素,在此基础上分析了气液错流体系相间曳力对模拟结果的影响,实现了与使用商业软件模拟结果相接近的预测效果,验证了使用openfoam模拟精馏塔体系的可行性。

关键词：精馏气液两相流数值模拟 openfoam 交错流动

折流板液滴分离的openfoam模拟及验证

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核动力工程 2023年第S2期44卷 171-175页

作者：张申桂南杨星团屠基元姜胜耀清华大学核能与新能源技术研究院先进核能技术协同创新中心反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084 皇家墨尔本理工大学工学院墨尔本VIC 3083

为预测折流板中的气液两相流行为,使用openfoam基于Euler-Lagrangian方法以液滴为离散相、气流为连续相模拟了折流板中离散相与连续相双向耦合的流动。其中离散相受曳力作用,连续相分别使用了标准k-ε模型与k-ωSST模型进行模拟。本文... 详细信息

为预测折流板中的气液两相流行为,使用openfoam基于Euler-Lagrangian方法以液滴为离散相、气流为连续相模拟了折流板中离散相与连续相双向耦合的流动。其中离散相受曳力作用,连续相分别使用了标准k-ε模型与k-ωSST模型进行模拟。本文介绍了网格的划分,对于openfoam生成的Lagrangian粒子坐标的后处理以及基于openfoam编写的折流板汽水分离效率程序。计算得到不同湍流模型在不同网格下的连续相流场、连续相速度场以及汽水分离效率与实验数据的对比。结果表明,无论是连续相还是离散相,湍流模型相较于网格对于结果的影响更大,k-ωSST模型计算结果更加准确,模型对于大尺寸直径的液滴分离效率预测准确,但是对于小直径液滴的分离效率预测不够准确。

关键词：折流板 openfoam 气液两相流分离效率湍流模型