竖井式贯流泵装置的数值模拟与优化

基于三维雷诺时均N-S方程和realizablek-ε湍流模型,采用SIMPLEC算法对广东省某大型竖井贯流式泵站的初始方案进行了数值模拟计算与分析,并提出流道尺寸的优化方案。对比优化前后的计算结果表明,该优化方案明显改善了整个流道的流态,减弱了水流在泵进口处的强烈冲撞,消除了局部回流、负压及脱流现象,水流在岔管处平稳过渡。该方案为泵站流道的优化设计提供了有力依据,可供类似工程参考。

带肋片筒状辐射预热器的数值模拟

采用k-ε湍流方程,开启DO辐射模型,压力和速度求解采用SIMPLIE算法。根据带肋片筒状辐射预热器的实际尺寸和边界条件,模拟其温度场,通过改变预热空气和烟气速度,模拟出温度分布图。通过分析模拟结果,认为模拟的方法可行,从而减轻或替代测试工作,同时也可为已经投产的筒状辐射预热器优化操作参数并为新设计预热器选型。

HFETR燃料元件稳态三维流场和温度场数值模拟程序的研制和应用

采用有限容积法对高通量工程试验堆(HFETR)使用的带肋多层套管燃料元件稳态流场及温度场进行了数值模拟,开发了Cash.f程序。该程序采用三维抛物型步进法,紊流模型采用混合长度理论,流体与固体壁面间的耦合关系采用整场求解的方法,且考虑流体物性是其温度的函数。开发的Cash.f程序计算结果与试验结果吻合良好,并用于HFETR堆芯装载方案设计计算。

y^+与湍流模型对泵装置外特性计算精度的影响

为了探究叶轮近壁面网格与不同湍流模型对竖井贯流泵装置外特性数值计算结果的精度影响,基于ANSYS CFX平台,构造7个不同第1层网格高度的叶轮网格方案,用基于面积平均的y^+表征叶轮整体第1层网格中心到壁面高度。选用标准k-ε湍流模型和SST k-ω湍流模型匹配不同叶轮网格方案,针对不同流量工况,通过比对分析竖井贯流泵装置能量特性的数模结果与模型试验结果的相对误差。结果表明,所有方案模拟的扬程和效率误差分别在0.11 m和3.72%以下;径向半径越大或流量越大时,壁面上y^+值越大;SST k-ω湍流模型非常依赖壁面网格,但平均y^+<20后的模拟结果非常接近试验值,外特性相对误差是标准k-ε湍流模型的一半;对于标准k-ε湍流模型,平均y^+>30时的外特性结果比SST k-ω模型要精确且稳定。该研究可为竖井贯流泵装置数值模拟中近壁面网格处理和湍流模型选择提供参考。