采用低马赫数方法对空气射流破坏氦气分层现象的数值模拟

来源：核动力工程杂志2015年第6期北京时间：

作者：侯炳旭, 俞冀阳, Dorothée Sénéchal, 江光明, 闵皆昇

单位：1. 清华大学工程物理系, 北京, 100084;；2. 法国电力公司研发中心, 法国沙图, 78400;；3. 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室, 成都, 610041;；4. 法国电力公司中国研发中心, 北京, 100005；

摘要：在对低速气体进行计算流体力学（CFD）数值模拟时,通常忽略气体的可压缩性。当计算体系中存在较大温差和较大组分浓度差时,不可压缩近似会因带来很大计算误差而失效。针对此问题,低马赫数方法通过将实际压力拆分为热力学压力和动力学压力的方式,将物性参数与热力学压力联系起来,在对不可压缩流动求解器进行较小改造后,较准确地处理低马赫数下的可压缩流问题。利用Code_Saturne程序实现该模型,并针对空气射流破坏轻密度气体分层现象进行模拟。首先通过网格敏感性分析,选定中等密度网格为计算网格;然后在比较不同算法的模拟结果中发现,采用低马赫数方法可以明显提高计算精度。最后,利用模拟结果,对空气射流破坏氦气分层实验中氦气的水平分布情况进行分析和讨论。

关键词：计算流体力学, 低马赫数方法, 空气射流, 氦气分层破坏

基金资助：核反应堆系统设计技术国家级重点实验室基金(HT-A100K-02-2014006)