危化品爆炸大规模高精度仿真软件研发与应用

为精准模拟大尺度化工园区、城市建(构)筑物群、加油/气站等场景内多元、多相危险化学品爆炸传播时空演化,基于多组分反应流Navier-Stokes控制方程,研发高精度保正加权本质无振荡限差分格式、Compact-WENO杂交有限差分格式等先进的数值计算方法;结合网格自适应、计算区域自适应扩大等高效加速算法与信息传递接口并行方法,采用Fortran语言自主开发危化品爆炸高精度有限差分求解器;采用C++语言基于面向对象程序设计方法自主开发适用于有限差分格式的前后处理模块;集成高精度求解器与前后处理模块,自主研发危化品爆炸大规模高精度仿真软件。结果表明:该软件可计算包含任意种组分的化学反应模型,具有多种湍流及湍流燃烧模型,能够实现危化品泄漏-扩散-爆炸全过程数值仿真。

平面压气机叶栅通道分离流动高精度直接数值模拟

采用高精度有限差分格式直接求解二维Navier-Stokes方程组,数值模拟V103平面压气机叶栅分离流动,数值结果表明:在瞬时流场中,吸力面后部发生流动分离,在分离区前端存在大尺度分离涡,分离涡下游是由二次涡和脱落涡交替形成的涡串,直至叶片尾缘,形成以脱落涡为主结构的尾迹;在时均流场中,吸力面后部存在短分离泡,分离区压力分布存在明显压力平台。与逆压力梯度下平板边界层分离流动相比,瞬时和时均流场结构相似;叶栅通道内无量纲涡脱落频率是前者的两倍。与文献计算结果对比表明:叶片表面压力分布除分离区外吻合很好;非定常计算所得分离区轴向长度比定常计算大41%。在分离区内三个二阶统计量均达到最大值,表明流场强非定常性集中在分离区。