水力旋流器内固液两相间的相对运动(Ⅲ)——湍流频率与固液跟随特性

考察了湍流频率对水力旋流器内固液两相间相对运动的影响。研究表明，颗粒与流体在切向与轴向的跟随性与湍流频率的关系比较简单，即随湍流频率的增加两相间的跟随性下降，但在旋流器的半径方向，由于湍流脉动与离心沉降的联合作用，颗粒与流体的跟随呈复杂的变化。视颗粒粒度的不同，径向跟随性指标ηｒ（表征颗粒速度与流体速度之比）与湍流频率ω的关系有三种基本形式：对小颗粒，ηｒ随ω的增加出现极大值，但ηｒ始终为正（颗粒与流体的运动同向）；对中等粒度的颗粒，随ω的增大，ηｒ由负而正，并在正负区各出现一次极值；对大颗粒，ηｒ虽也存在由负而正的变化，但极大值只出现在正值区。文中对这些现象给出了合理的解释。

湍流对水力旋流器内颗粒运动行为影响的数值模拟研究

分析了水力旋流器内固体颗粒所受到的随机作用力湍流脉动的影响,认为湍流频率的变化对颗粒与流体间的跟随性有显著的影响。在此基础上对不同粒径的固体颗粒的运动轨迹进行了数值模拟,进一步形象直观地描述了湍流对固体颗粒运动行为的影响。

时间步长对核主泵非定常计算精度的影响机理

在对核主泵进行的数值模拟过程中,为了提高模拟过程的计算精度,对非定常计算下时间步长的合理取值范围进行了研究。首先,对核主泵全计算域模型进行了六面体结构化网格划分,基于DDES湍流模型,依次将叶轮每旋转Δα=1°、1.5°、2°、3°所需要的时间设置为时间步长,并进行了非定常数值模拟;然后,从水力性能的计算精度和水力性能的脉动特性两个方面对计算结果展开了分析;最后,对泵内旋涡场分布特征进行了分析,探讨了时间步长的大小对核主泵内复杂脉动特征的解析精度。研究结果表明:时间步长越小,响应频率越高,越能反馈出更高频率下的湍流脉动对流场的影响;当Δα=2°时,各水力性能计算误差的平均值为0.33%,比Δα=3°时减小0.43%,比Δα=1°时高出仅0.08%;综合来看,以叶轮每旋转Δα=2°所需要的时间作为时间步长,既可以获得较高的非定常计算精度,又可以节约计算时间。