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Instability and sensitivity analysis of flows using OpenFOAM~ 被引量:4
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作者 Liu Qiong F. Gomez +1 位作者 J.M. Perez V. Theofilis 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第2期316-325,共10页
The present contributions deal with the development and implementation of the direct and adjoint incompressible Navie-Stokes equations in a matrix-free time-stepping context making use of the open-source OpenFOAM~ (o... The present contributions deal with the development and implementation of the direct and adjoint incompressible Navie-Stokes equations in a matrix-free time-stepping context making use of the open-source OpenFOAM~ (open source field operation and manipulation) C + + tool- box. It is shown that a few minor modifications in the source code can enable these multi-purpose computational fluid dynamics (CFD) solvers to carry out global instability analysis of three- dimensional flows of engineering interest, exploiting all additional capabilities of such codes. The strength of this methodology is demonstrated through the analysis of an interesting selection of ooen and wall-bounded flows. 展开更多
关键词 Adjoint-based analysis Computational fluid dynam-ics Flow instability OPENFOAM Time-stepping method
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基于OpenFOAM-DEM的相变微胶囊悬浮液层流传热特性研究
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作者 鲁进利 吴雅勤 +3 位作者 韩亚芳 王昌龙 孙彦红 陈星雨 《过程工程学报》 北大核心 2026年第1期11-19,共9页
基于OpenFOAM平台的DEM模型对长直圆管内相变微胶囊悬浮液固-液两相流动与传热进行了数值模拟,对颗粒质量分数、壁面热流密度以及雷诺数等参数在流动与传热特性方面所产生的影响展开了讨论。由于边界层效应,颗粒浓度呈现靠近壁面处大、... 基于OpenFOAM平台的DEM模型对长直圆管内相变微胶囊悬浮液固-液两相流动与传热进行了数值模拟,对颗粒质量分数、壁面热流密度以及雷诺数等参数在流动与传热特性方面所产生的影响展开了讨论。由于边界层效应,颗粒浓度呈现靠近壁面处大、主流区域小的分布特征,且主流区内颗粒分布不均匀性随颗粒质量分数增大而逐渐增强,当颗粒质量分数为10wt%时,颗粒分布不均匀性最为明显;由于融化吸热和颗粒扰动,颗粒质量分数对悬浮液的温度分布和传热强化具有显著影响;随着热流密度增大,融化区域逐渐向管道轴心延伸;管道内悬浮液局部Nux增大幅度与雷诺数增加幅度不同步,在实际中需要综合考虑热流密度、流速与颗粒质量分数三者的协同效应。 展开更多
关键词 相变微胶囊悬浮液 OPENFOAM 流动传热特性
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基于有限体积求解平台的核反应堆系统分析求解器开发
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作者 武文强 张大林 +5 位作者 黄涛 冯振宇 杜鹏 田文喜 秋穗正 苏光辉 《核动力工程》 北大核心 2026年第1期76-86,共11页
随着数值反应堆技术的发展,基于统一平台的多尺度耦合求解是一大研究热点。鉴于有限体积求解平台OpenFOAM的高度可拓展性和三维求解特征,本文开发了准一维求解器STACO以探究该平台下系统分析的可行性。该求解器采用结构化网格构建贴近... 随着数值反应堆技术的发展,基于统一平台的多尺度耦合求解是一大研究热点。鉴于有限体积求解平台OpenFOAM的高度可拓展性和三维求解特征,本文开发了准一维求解器STACO以探究该平台下系统分析的可行性。该求解器采用结构化网格构建贴近真实物理的几何实体,具备三维求解特征,同时通过简化控制方程及配套开发的本构模型与热构件库,实现了对单相流动换热的高效模拟。通过单管及系统回路算例验证,STACO的计算结果与RELAP5吻合良好,表明其能准确预测热工参数分布,证实了基于OpenFOAM开展系统级分析的可行性。当前工作正向两相流模型、多域耦合等方面拓展,旨在依托OpenFOAM的开放架构构建统一的多尺度求解框架。 展开更多
关键词 OPENFOAM 求解器开发 系统分析
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垂直环空内气液两相流多尺度算法及模拟研究
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作者 伍磊 刘海湖 +4 位作者 张明乾 张孟祎 王宁宁 王志恒 席光 《西安交通大学学报》 北大核心 2026年第1期94-106,共13页
为深入探究垂直环空内气液两相流动规律,通过集成Tomiyama曳力与升力模型、碰撞聚并模型以及离散气泡模型到流体体积法(DBM-to-VOF)的转换算法,在OpenFOAM框架下开发了DBM-VOF多尺度耦合求解器,并通过系列典型算例验证了其准确性与有效... 为深入探究垂直环空内气液两相流动规律,通过集成Tomiyama曳力与升力模型、碰撞聚并模型以及离散气泡模型到流体体积法(DBM-to-VOF)的转换算法,在OpenFOAM框架下开发了DBM-VOF多尺度耦合求解器,并通过系列典型算例验证了其准确性与有效性。基于该求解器,对垂直环空内气液两相流进行数值模拟,识别了泡状流、弹帽流、段塞流和搅拌流4种典型流型,并构建了气液两相流型图。研究结果表明:泡状流含气率曲线波动平缓,其概率密度函数(PDF)曲线呈狭窄陡峭的单峰结构;弹帽流含气率曲线波动较大,PDF曲线为单峰结构且在较高含气率区域形成宽尾;段塞流含气率曲线呈周期性剧烈波动,PDF曲线为双峰结构;搅拌流含气率曲线呈现周期性大振幅波动,其均值显著高于其他流型,PDF曲线在高含气率位置为单峰,并在低含气率区域形成宽尾。所建立的流型图与前人实验结果基本吻合,但在一定表观液速下,建立的流型图中段塞流向搅拌流转换所需的表观气速更低。该研究为垂直环空内气液两相流动的机理研究提供新的数值工具,并为相关工程应用中的流型预测与优化提供理论支持。 展开更多
关键词 垂直环空 气液两相流 OpenFOAM框架
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气泡幕紊动扩散系数的数值模拟分析
5
作者 聂头龙 伍贤熙 +2 位作者 刘家成 黄筱云 程永舟 《港口航道与近海工程》 2026年第1期1-5,共5页
为深入探究水深和单宽供气量等设计参数对紊动扩散系数的影响,运用OpenFOAM的双流体模型开展数值模拟研究。结果表明:气泡幕中心垂向流速在0.2倍至0.8倍水深范围内保持沿程不变,在靠近水面或水底时迅速减小;雷诺应力与紊动能主要集中在... 为深入探究水深和单宽供气量等设计参数对紊动扩散系数的影响,运用OpenFOAM的双流体模型开展数值模拟研究。结果表明:气泡幕中心垂向流速在0.2倍至0.8倍水深范围内保持沿程不变,在靠近水面或水底时迅速减小;雷诺应力与紊动能主要集中在气泡羽流内,无量纲雷诺应力从水底向上至0.6 m处沿程增加,而后开始下降,无量纲紊动能则在距水底0.8 m处增至最大,并在0.2倍水深以下保持沿程不变;气泡幕中心断面平均紊动扩散系数可看作单宽供气量立方根的二次函数。 展开更多
关键词 气泡幕 双流体模型 OPENFOAM 紊动能 紊动扩散系数
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牡蛎礁生态护底波浪衰减特性的数值模拟研究
6
作者 龚政 李晓宇 +1 位作者 靳闯 张茜 《海洋学报》 北大核心 2025年第12期94-102,共9页
本文基于开源计算流体力学平台OpenFOAM的waves2Foam造波工具箱,建立二维数值波浪水槽,模拟不规则波条件下牡蛎礁生态护底的波浪传播特性。采用VoF方法捕捉自由液面,结合k-ωSST湍流模型解析近壁流动与能量耗散过程。通过与物理模型试... 本文基于开源计算流体力学平台OpenFOAM的waves2Foam造波工具箱,建立二维数值波浪水槽,模拟不规则波条件下牡蛎礁生态护底的波浪传播特性。采用VoF方法捕捉自由液面,结合k-ωSST湍流模型解析近壁流动与能量耗散过程。通过与物理模型试验数据对比,验证了数值模型在波浪传播特性上的可靠性。在此基础上,系统分析曲率粗糙度系数C_(r)、入射波高H_(s)及礁坪水深h_(r)对波浪衰减性能的影响规律。结果表明,粗糙度是控制波浪衰减的关键因素,当C_(r)>0.2时,不规则波条件下的波浪透射系数较光滑底面降低37%~42%;入射波高增加可显著增强消能效果,而较大的礁坪水深h_(r)则削弱粗糙面的能量耗散作用。研究结果可为牡蛎礁生态护底结构的优化设计及海岸防护工程应用提供量化参考。 展开更多
关键词 牡蛎礁生态护底 波浪衰减 数值模拟 OPENFOAM waves2Foam
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波流共同作用下跨海大桥倾斜桥墩水动力特性
7
作者 李芬 朱超群 +2 位作者 周厚正 朱昕悦 孙亮 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第8期3415-3424,共10页
跨海大桥桥墩时刻受到水流和波浪的冲刷作用,桥墩周围水流环境复杂,基础易出现局部冲刷,可能危及桥梁安全。基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)和开源软件OpenFOAM开展圆端形桥墩绕流流场的三维数值模拟,研究不同倾斜... 跨海大桥桥墩时刻受到水流和波浪的冲刷作用,桥墩周围水流环境复杂,基础易出现局部冲刷,可能危及桥梁安全。基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)和开源软件OpenFOAM开展圆端形桥墩绕流流场的三维数值模拟,研究不同倾斜角度和长宽比(L/D)条件下的桥墩周围流场发展过程,涡流发展情况以及荷载变化规律。结果表明:波流作用下,桥墩后方形成对称分布的涡旋并呈周期性变化。一个周期内,当波谷传递到桥墩时,后方尾涡区范围增大,涡旋不断变大并向后移动,在波峰到达桥墩前达到最大,后逐渐减小消散;随着向下游倾斜的角度增大,斜墩趋向于流线形,尾涡减小,桥墩所受水平荷载减小;随着长宽比增大,桥墩后方的尾涡区范围减小,水平荷载增大。在长宽比为1~3,倾斜角度为-30°~30°范围内,当长宽比为1,倾斜角度为10°时桥墩所受荷载最小,该结果可为跨海大桥桥墩冲刷设计提供参考。 展开更多
关键词 波流耦合作用 倾斜桥墩 局部冲刷 OPENFOAM
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流声分解法及完美匹配层在气动噪声模拟中的应用研究
8
作者 王凯 叶天贵 +1 位作者 靳国永 陈玉坤 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第4期737-744,共8页
针对无界区域需要高精度的无反射边界问题,本文提出一种基于有限体积法的声场求解方法。将流声分解法中声学扰动变量进行傅里叶变换转换到频域上,引入吸收系数,并利用傅里叶逆变换转为含有完美匹配层的流声分解法控制方程。在OpenFOAM... 针对无界区域需要高精度的无反射边界问题,本文提出一种基于有限体积法的声场求解方法。将流声分解法中声学扰动变量进行傅里叶变换转换到频域上,引入吸收系数,并利用傅里叶逆变换转为含有完美匹配层的流声分解法控制方程。在OpenFOAM平台采用格心型有限体积法进行离散,用于模拟声场的传播和边界上的无反射,对平面波传播、柱面波传播、四级子噪声传播、脉动球源声传播这几个经典噪声算例进行计算。研究表明:含有完美匹配层的流声分解法能够在过渡区域吸收所有的出射波,得到声学问题数值模拟结果与理论解吻合。与特征无反射边界的方法相比,本文方法能够更有效地减少边界反射。 展开更多
关键词 流声分解法 完美匹配层 有限体积法 气动声学 数值模拟 OPENFOAM 噪声辐射 噪声衰减
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开孔倒T型浮式防波堤的水动力特性研究
9
作者 贾春磊 冯春建 +3 位作者 李宇超 廖绍华 王岩 赵洋 《水道港口》 2025年第4期516-526,共11页
浮式防波堤造价低、安装方便,允许堤内外的海水交换,其中以箱型结构的应用最为广泛。在箱型结构的基础上,提出一种开孔倒T型浮式防波堤,并围绕其垂直导桩锚固方式的水动力特性开展研究。通过在倒T型结构的两侧箱体上、下甲板开孔,增加... 浮式防波堤造价低、安装方便,允许堤内外的海水交换,其中以箱型结构的应用最为广泛。在箱型结构的基础上,提出一种开孔倒T型浮式防波堤,并围绕其垂直导桩锚固方式的水动力特性开展研究。通过在倒T型结构的两侧箱体上、下甲板开孔,增加结构紊动消能,并大大减小结构自重,便于工程安装。新型浮式防波堤的上甲板置于静水位附近,进一步增加对于波浪的破碎和紊动消能。基于物理模型试验和数值模拟方法,对垂直导桩锚固方式的新型浮式防波堤的水动力特性进行分析讨论。试验中设置固定式和不开孔结构为对照组,阐明不同波浪参数对于新型开孔浮式防波堤的透射、反射系数、运动响应幅值的影响,通过数值模拟分析比较了浮式防波堤结构周围的湍动能分布,进一步明确倒T型开孔浮式防波堤的消浪机理,并且研究了不同结构尺寸对于消浪效果的影响。结果表明:开孔消能结构可以对波浪起到紊动消能作用,具有较好的能量耗散效果,但由于其自重较轻,运动响应幅值相对较大。相对而言,吃水深度和有效消浪宽度的增加对于掩护效果的改善十分显著,而甲板开孔率的影响则相对较小。 展开更多
关键词 浮式防波堤 开孔结构 物理模型试验 数值模拟 消浪机理 OPENFOAM
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波-流联合作用下的方箱-墙面系统水波共振研究
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作者 王赤忠 杨书恒 郑宇谦 《华中科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期112-118,共7页
采用开源软件OpenFOAM中的两相流求解器interFoam对波-流联合作用下方箱-墙面系统窄缝内的水波共振问题进行了数值模拟,分析流速、入射波波高及窄缝间距对窄缝内水波共振的影响.通过改变流速、入射波波高和窄缝间距来研究窄缝内波高和... 采用开源软件OpenFOAM中的两相流求解器interFoam对波-流联合作用下方箱-墙面系统窄缝内的水波共振问题进行了数值模拟,分析流速、入射波波高及窄缝间距对窄缝内水波共振的影响.通过改变流速、入射波波高和窄缝间距来研究窄缝内波高和作用在方箱上的水动力峰值的变化,揭示了波高和水动力峰值随这些参数变化的规律.计算结果和相关文献的比较验证了本文数值模型的可靠性.研究发现:随着流速增大,共振时对应的无因次波数kh变小,而窄缝内波高和作用在方箱上的水平水动力峰值明显增大;入射波波高对共振频率影响较小,随着入射波波高变大,窄缝内波高最大值、水平力和垂向力最大值则总体变小;随着窄缝间距变大,共振时的无因次波数变小,波高最大值和水平力最大值则减小. 展开更多
关键词 波-流-体相互作用 狭缝 水波共振 黏性数值水槽 OPENFOAM
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基于MMC-密度法的电池包冷却板散热流道拓扑优化设计 被引量:2
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作者 宋文超 李征 +2 位作者 谷俊峰 阮诗伦 申长雨 《计算力学学报》 北大核心 2025年第4期539-547,共9页
提出了一种基于可移动构件法-密度法拓扑优化的锂离子电池包冷却板流道设计。首先,利用二次贝塞尔函数曲线生成的构件来描述流道。其次,以冷却板最小平均温度作为目标函数,设定约束条件为冷却板中的流体体积与流场耗散构建拓扑优化列式... 提出了一种基于可移动构件法-密度法拓扑优化的锂离子电池包冷却板流道设计。首先,利用二次贝塞尔函数曲线生成的构件来描述流道。其次,以冷却板最小平均温度作为目标函数,设定约束条件为冷却板中的流体体积与流场耗散构建拓扑优化列式,对具有两个入口两个出口的冷却板流道进行拓扑优化设计。之后采用构件法研究了不同出入口位置下冷却板流道的最优设计,并利用密度法对散热能力较优的流道进一步优化,使得流道布局更加合理,边界更加光滑。最终与传统的栅格形流道相比,基于构件法获得的流道设计平均温度降低了6.653 K,最高温度降低了23.62 K,基于MMC-密度法获得的流道设计的平均温度降低了6.887 K,最高温度降低了24.238 K。 展开更多
关键词 拓扑优化 OPENFOAM 可移动构件法 二次贝塞尔曲线
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射流喷雾不同喷孔直径下Σ-Y欧拉喷雾模型研究 被引量:1
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作者 白森森 刘方杰 +5 位作者 商伟伟 王晖 李海召 王鑫 范晨阳 徐斌 《内燃机工程》 北大核心 2025年第1期36-47,共12页
基于OpenFOAM平台构建了一种适用于不同喷孔直径下的欧拉–欧拉喷雾模型,基于发动机燃烧网络(engine combustion network,ECN)数据库Spray A和Spray D的试验结果,将欧拉–欧拉喷雾模型与道格拉斯拉格朗日离散液滴模型数值计算结果进行... 基于OpenFOAM平台构建了一种适用于不同喷孔直径下的欧拉–欧拉喷雾模型,基于发动机燃烧网络(engine combustion network,ECN)数据库Spray A和Spray D的试验结果,将欧拉–欧拉喷雾模型与道格拉斯拉格朗日离散液滴模型数值计算结果进行对比。研究结果表明:应用欧拉–欧拉喷雾模型在不同喷孔直径下能够准确地计算喷雾的气相和液相边界,对射流喷雾预测有着良好的准确性和可靠性,并且在小孔径喷雾液相贯穿距计算值上与试验结果更接近,应用欧拉–欧拉喷雾模型在小孔径下预测射流喷雾具有更高的计算精度。 展开更多
关键词 射流 欧拉 计算流体力学 OPENFOAM
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基于有限体积法的中子扩散和输运算法开发 被引量:4
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作者 李卫 刘晓晶 +1 位作者 柴翔 赵鹏程 《核技术》 北大核心 2025年第1期162-175,共14页
随着核热耦合技术的发展,为了考虑多物理场之间的强耦合效应,实现高精度和大规模并行计算,有必要对多物理场守恒方程联立求解,统一处理建模、离散和迭代计算过程。本文基于开源计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)平台OpenF... 随着核热耦合技术的发展,为了考虑多物理场之间的强耦合效应,实现高精度和大规模并行计算,有必要对多物理场守恒方程联立求解,统一处理建模、离散和迭代计算过程。本文基于开源计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)平台OpenFOAM,使用有限体积法(Finite Volume Method,FVM)和高斯定理,对中子扩散和中子输运的控制方程进行离散,实现了对多群中子扩散方程和中子输运方程离散和迭代求解。中子输运方程的离散中使用离散纵标法对空间角度进行离散。为了验证开发程序的有效性,验证计算中采用包括国际原子能机构(International Atomic Energy Agency,IAEA)、TAKEDA和C5G7等在内的多个基准算例对开发的中子扩散和输运程序进行验证。通过对包括非均匀化堆芯基准问题在内的不同基准题中稳态和瞬态结果进行对比验证。验证结果表明:基于有限体积法可以同时实现对均匀化和非均匀化中子物理问题的精确求解,并且具有几何适应性强的特点。为未来实现统一编程框架下的物理与热工多物理场守恒方程的联立求解奠定了基础。 展开更多
关键词 有限体积法 中子扩散方程 中子输运方程 OPENFOAM
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基于OpenFOAM的典型复杂地形流场演变 被引量:1
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作者 曹晓焱 许昌 +2 位作者 程哲 韩星星 薛飞飞 《可再生能源》 北大核心 2025年第2期208-216,共9页
随着平坦地形资源的消耗殆尽,风电场选址逐渐转向复杂地形。复杂地形具有与平坦地形截然不同的地理特征条件,地形起伏造成了流场的复杂流动,风规律特性也不尽相同,因此研究复杂地形流场分布规律对风电场微观选址、风功率预测等具有重要... 随着平坦地形资源的消耗殆尽,风电场选址逐渐转向复杂地形。复杂地形具有与平坦地形截然不同的地理特征条件,地形起伏造成了流场的复杂流动,风规律特性也不尽相同,因此研究复杂地形流场分布规律对风电场微观选址、风功率预测等具有重要意义。文章首先基于OpenFOAM开源软件,搭建了复杂地形几何模型和数值模拟方法,研究分析适用于复杂地形的网格、边界条件以及湍流模型;然后,结合Askervein山地真实测量数据对比分析复杂地形数值模型的可靠性;最后,求解孤峰、台地和峰丛等典型复杂地形的流场分布,研究坡度和坡高对不同地形流场的影响。研究发现:不同地形均满足雷诺数无关性原则;在孤峰地形中,坡度越大对山体后方回流区的影响越明显;而台地地形流场受坡高变化的影响更大;峰丛地形在不同坡度和坡高情况下的流场发展情况一致,相比于坡度,其受坡高变化的影响更大。研究得到的流场特征值分布范围可为复杂地形风电场微观选址和风功率预测提供参考。 展开更多
关键词 数值模拟 OPENFOAM 孤峰 峰丛 风电场
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基于OpenFOAM的缺陷壁面附近空化泡动力学过程模拟 被引量:2
15
作者 杜先荣 尹建勇 +2 位作者 张永学 田磊 马明凯 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第1期39-46,共8页
基于OpenFOAM平台,采用汽液两相可压缩空化泡动力学模型对缺陷壁面附近空化泡的动力学行为进行了深入研究。结果表明:缺陷深度及缺陷形状显著影响了空化泡的动力学特性;相比于矩形缺陷,楔形缺陷更容易导致空化泡溃灭时能量集中,从而形... 基于OpenFOAM平台,采用汽液两相可压缩空化泡动力学模型对缺陷壁面附近空化泡的动力学行为进行了深入研究。结果表明:缺陷深度及缺陷形状显著影响了空化泡的动力学特性;相比于矩形缺陷,楔形缺陷更容易导致空化泡溃灭时能量集中,从而形成更为强烈的溃灭,造成更大的壁面压力峰值;随着缺陷深度的增加,空化泡第一次溃灭所造成的壁面压力峰值出现先减小后几乎不变的情况,空化泡第二次溃灭所造成的压力峰值一直在减小。 展开更多
关键词 空化泡 缺陷壁面 压力峰值 数值模拟 OPENFOAM
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气泡幕水动力特性数值模拟 被引量:1
16
作者 赵文彬 黄筱云 +1 位作者 夏波 程永舟 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第4期16-23,30,共9页
为了解浅水条件下气泡幕的作用机制,明确其水动力特征参数,并探究水深、单宽供气量两个因素对特征参数的影响,运用OpenFOAM开展基于双流体模型的气泡幕水动力特性数值模拟研究,并提出了浅水气泡幕垂向流速、水平流速以及气泡幕最大作用... 为了解浅水条件下气泡幕的作用机制,明确其水动力特征参数,并探究水深、单宽供气量两个因素对特征参数的影响,运用OpenFOAM开展基于双流体模型的气泡幕水动力特性数值模拟研究,并提出了浅水气泡幕垂向流速、水平流速以及气泡幕最大作用效率的估算方法。结果表明:在0.5 m水深至0.2倍水深深度的范围内,气泡羽流中心速度沿程保持不变,气泡羽流水平宽度沿程呈线性增长;距气泡幕0.25倍水深处,表层流速最大,水平流厚度最小,随后表层流速沿程线性减小;水平流厚度在0.15倍到0.4倍水深之间。 展开更多
关键词 浅水 气泡幕 水动力特性 数值模拟 OPENFOAM
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面向LBE流动换热的SST k-ω-k_(θ)-ε_(θ)四参数模型构建与验证 被引量:1
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作者 吴杰 苏兴康 +2 位作者 蔡杰进 巩子琦 顾龙 《核动力工程》 北大核心 2025年第1期100-106,共7页
为解决极低普朗特数流体的数值传热计算问题,提高液态铅铋合金(LBE)流动换热数值计算精度,在OpenFOAM框架下,构建了雷诺应力和湍流热通量的SST k-ω-k_(θ)-ε_(θ)四参数模型。使用四参数模型在垂直管内和带绕丝格架19棒束LBE流动换热... 为解决极低普朗特数流体的数值传热计算问题,提高液态铅铋合金(LBE)流动换热数值计算精度,在OpenFOAM框架下,构建了雷诺应力和湍流热通量的SST k-ω-k_(θ)-ε_(θ)四参数模型。使用四参数模型在垂直管内和带绕丝格架19棒束LBE流动换热基准实验的基础上,结合相应的努塞尔数与摩擦因子经验关联式,进行了与湍流普朗特数(Pr_t)模型的对比验证和传热分析。结果表明,SST k-ω-k_(θ)-ε_(θ)四参数模型所预测的温度与实验数据吻合较好,对传热的预测性能优于Pr_t模型,适用于LBE流动换热数值计算。 展开更多
关键词 四参数模型 OPENFOAM 铅铋合金(LBE) 流动换热
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面向天河超算的OpenFOAM不可压缩流体模拟算法优化
18
作者 刘忠民 张翔 +4 位作者 马迪 孙扬 周磊 邱琪 龚春叶 《计算机工程与科学》 北大核心 2025年第12期2119-2128,共10页
流体力学开源软件OpenFOAM中的不可压缩等流体模拟求解器具有跨平台适用性,但它们的性能优化大多是针对Intel等现有架构的超算系统,故其算法优化无法发挥天河超算系统上ARM架构的向量化并行优势。为此,以不可压缩流体模拟求解器为研究对... 流体力学开源软件OpenFOAM中的不可压缩等流体模拟求解器具有跨平台适用性,但它们的性能优化大多是针对Intel等现有架构的超算系统,故其算法优化无法发挥天河超算系统上ARM架构的向量化并行优势。为此,以不可压缩流体模拟求解器为研究对象,运用ARM向量化技术来优化它的对称高斯赛德尔法和对角不完全Cholesky预条件共轭梯度法,提升求解器的运行效率。为实现向量化目标,分析了2类求解算法的一次迭代中近邻网格单元间的关系,发现这些近邻单元数目最多为2,且近邻之间无依赖。利用该先验信息,以尽可能最小的成本改动原有算法代码,即新增4行if-else条件语句,就能向量化近邻单元,加速算法。不同配置下的实验结果表明,改进后算法的单核加速比最高为1.75,多核加速比最高为149.16,且并行效率仍有29.13%。 展开更多
关键词 OPENFOAM 不可压缩流体模拟求解器 性能优化 单指令多数据(SIMD) 循环展开 内联汇编 加速比
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非能动安全壳水膜冷却性能数值模拟研究
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作者 黄镜宇 武心壮 夏栓 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第6期2037-2044,共8页
基于开源计算流体力学软件OpenFOAM,本文开发了一套第三代核电厂非能动安全壳水膜冷却性能分析的专用求解器,并针对水膜蒸发量将数值模拟结果与试验数据进行了对比,计算误差在±10%以内,验证了该求解器适用于非能动安全壳水膜冷却... 基于开源计算流体力学软件OpenFOAM,本文开发了一套第三代核电厂非能动安全壳水膜冷却性能分析的专用求解器,并针对水膜蒸发量将数值模拟结果与试验数据进行了对比,计算误差在±10%以内,验证了该求解器适用于非能动安全壳水膜冷却性能分析的工程计算,可以应对热工水力条件复杂的应用场合。同时基于该求解器,分别模拟了水膜质量流量、环腔空气流速和安全壳外壁面温度对水膜冷却性能的影响。结果表明:水膜蒸发量模拟误差小于±10%;当水膜质量流量和环腔空气流速变化不超过±25%、安全壳外壁面温度变化不超过±10℃时,对水膜蒸发量的影响是很小的。 展开更多
关键词 OPENFOAM 安全壳 水膜 冷却
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基于浸入边界法的阀芯振荡空化研究
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作者 张旭 郑直 +3 位作者 闵为 朱斌权 包春祖 王虎军 《机床与液压》 北大核心 2025年第7期105-110,共6页
锥阀作为调压阀工作时,阀芯极易出现轴向振荡,导致流场出现空化现象,严重影响液压系统的调压精度和工作稳定性。为探究阀芯振荡过程中产生空化的机制,基于开源平台OpenFoam二次开发出具有动态浸入边界功能的两相空化流求解器,并采用数... 锥阀作为调压阀工作时,阀芯极易出现轴向振荡,导致流场出现空化现象,严重影响液压系统的调压精度和工作稳定性。为探究阀芯振荡过程中产生空化的机制,基于开源平台OpenFoam二次开发出具有动态浸入边界功能的两相空化流求解器,并采用数值计算与可视化实验相结合的方法,以先导式压力调节锥阀的导阀为研究对象,探究阀芯振荡过程中产生空化的机制及影响因素。结果表明:在阀芯振荡关闭阶段,随着阀口开度逐渐减小,阀腔中油液受惯性影响向出口流动,形成大范围低压区,促使油液中的空化气核剧烈膨胀并产生二次空化,使得阀腔中形成大范围的空泡群;在阀芯振荡开启初始阶段,阀口处射流会产生附着型射流空化,随着阀芯不断开启,射流撞击阀芯壁面形成的回射流会剪断阀口处射流势核,导致射流空化演化为游移型空化。 展开更多
关键词 阀芯振荡 空化机制 浸入边界 OPENFOAM
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