摘要：加速器驱动的次临界系统(ADS)内部的散裂靶件通过加速器装置耦合次临界堆芯。无窗靶件的设计需保证自由界面有着稳定且理想的形状,以避免液态重金属局部过热。为研究无窗靶件内部自由界面的形态,本工作基于开源CFD计算平台openfoam,使用VOF(volume of fluid)方法追踪自由界面,对无窗靶件内部自由界面的形态和特性进行数值模拟,并将结果与商用软件FLUENT计算结果和实验结果进行对比。同时比较多种湍流模型对计算的影响,推荐出较合适的湍流模型。

摘要：本文基于Open FOAM开源代码建立了能描述气泡运动的三维气液两相流数学模型,对单个气泡及不同尺度大小的并列气泡在静水中上升的运动过程进行模拟.通过数值模拟进一步了解气泡形变特征以及射流产生与发展的真实物理过程,同时探究新增气泡的尺度效应对原单气泡的影响.结果表明,本模型能较精确地模拟气泡在水中的运动变化过程,适应于具有大密度比的复杂界面流的三维数值研究;气泡周围的速度场与涡量场有效地揭示了气泡射流的动力结构特点;对于能贯穿气泡上表面的射流,其速度在穿透气泡之前与气泡上升速度同时达到最大值;在单气泡周围一定范围内布置新的气泡,新增气泡的尺度越大,对原气泡流场结构影响越大,新增气泡尺度增大导致气泡射流向两气泡所处位置连线的中轴线方向发展.

摘要：针对核动力系统螺旋管蒸汽发生器,本文采用多孔介质方法对具有复杂换热组件区域多层螺旋套管结构进行简化,构建了壳侧工质流动换热特性数学物理模型,并基于均相流假设建立了管侧水-水蒸气两相流动沸腾换热特性分析模型,采用网格-节点映射方法实现了管壳两侧耦合传热计算,基于开源openfoam平台开发了适用于螺旋管蒸汽发生器的三维全尺寸热工水力特性分析程序HeTAF。基于螺旋管两相流动沸腾换热实验开展了模型验证,并以高温气冷堆示范工程中螺旋管直流式蒸汽发生器为分析对象开展了单换热组件模拟,获得的氦气和蒸汽出口温度计算结果与设计值符合较好,表明HeTAF能有效预测换热组件内管壳两侧流动换热特性。本文的研究对螺旋管蒸汽发生器的设计和安全分析具有参考意义。

摘要：为了分析波浪在近岸区域受到水下结构物或地形影响产生的传播变形,本文基于计算流体动力学开源程序openfoam建立了数值波浪水槽,模拟了规则波在潜堤上和椭圆余弦波在潜堤地形上的传播变形,将选定位置处波面的数值结果分别与代尔夫特理工大学的试验数据、基于Boussinesq方程的数值结果相对比,所得的数值结果与已发表的结果均吻合较好。结果表明:使用openfoam可以精确地模拟波浪在潜堤和潜堤地形上的传播变形,将为近岸结构物的相关研究及设计提供可靠依据。

摘要：尽管自2012年SONGS事故以来,流弹失稳对管束结构的危害性和重要性再次引起了重点关注,但对导致这种不稳定现象的根本因素仍未确定。为进一步研究流弹失稳的基本物理机制,以压水堆蒸汽发生器通常采用的平行三角形管束为对象,基于开源CFD(computational fluid dynamics)工具openfoam,同时耦合管的动力学方程,求解具有移动边界的非定常Navier-Stokes(uRANS)方程,建立了研究阻尼控制型不稳定机制的数值模型,进而预测管束的流固耦合振动,揭示影响阻尼控制型不稳定机制的关键参数和流动响应;重点讨论了不同质量阻尼参数下,系统的响应特性、能量输入与耗散,升力与位移间的相干性、相位差、相关系数,升力的频谱特性,主导激励机理。进一步揭示了管束流弹系统中占主导地位的激励机理和关键流动现象,有助于理解管束与流体之间的相互作用机理,同时为工程中使用开源CFD工具openfoam预测流弹失稳行为提供了参考。

摘要：为解决钠冷快堆非能动停堆机构动导管和其内外两侧的液态钠构成的共轭换热问题,采用Trelis前处理软件生成全域高质量六面体网格,基于开源CFD软件openfoam中的chtMultiRegionSimpleFoam求解器,得到对动导管数值分析的温度分布结果。计算结果表明,动导管内壁面周向0.07 m范围内温差为97℃,动导管轴向0.17 m高度范围内的温差为80℃。在这样窄的范围内该温差将会产生较大的热应力,数值分析结果将为动导管力学设计提供重要的输入条件。

摘要：论文对某七叶侧斜螺旋桨进行了多目标数值优化。螺旋桨的弦长分布由多项式来表达,螺距、拱度和侧斜分布由B样条曲线控制。剖面厚度分布由PARSEC表达式修改,并采用SJ系列拱线代替了原始拱线。螺旋桨的性能预报采用面元法,优化算法采用非排序微分进化算法。首先由相关度分析减少设计变量并确定其取值范围,然后以效率和叶梢最小压力为目标进行优化,并采用开源程序Open Foam对优化结果进行了RANS计算和分析。计算结果表明:优化桨的盘面比更小但叶梢侧斜略大,折中优化桨效率比原桨提高约2%,且叶梢压力分布有所改善。

摘要：储舱内的流体晃荡易对薄膜型液化天然气装备造成局部损伤,因此如何合理抑制薄膜型储舱内流体的晃荡一直是海洋工程领域中亟待解决的工程科学问题。本文采用数值模拟方法首先分析采用矩形壁面凸起结构抑制流体晃荡的有效性,并阐明壁面凸起抑制流体晃荡的机理;其次分别分析凸起高度和长度对流体晃荡的抑制效果。结果表明,凸起高度为0.1H时,能够有效抑制流体晃荡;凸起长度为0.3L时,能够有效抑制流体晃荡。该研究结果可为船载液化天然气储舱结构设计提供一定的参考依据。

摘要：目前常用的预报非线性水动力噪声的方法是可穿透积分面FW-H方程,但是当涡量穿过积分面的瞬间会产生虚拟的声压信号,导致计算准确性下降。论文基于原始的FW-H方程预报线性噪声,使用直接体积分方法预报非线性噪声,消除虚假信号干扰,并结合双网格方法来降低计算量。使用开源CFD工具包openfoam求解器进行流场大涡模拟及声学预报计算。以SUBOFF潜艇为研究对象,从近场和远场角度分析非线性声压频域分布特征,并对双网格方法的计算精度和效率进行了分析。研究结果表明,在声网格尺度合适的前提下,双网格方法能够显著提高非线性噪声的计算效率并保证计算精度。

摘要：为研究海啸等浅水大波与振荡水柱波浪能转换装置(OWC-WEC)作用时的越浪现象,本文利用开源软件openfoam,并采用孤立波作为输入波形进行数值模拟研究。该模型求解守恒型N-S方程,其中孤立波采用waves2Foam造波模块进行数值造波,通过对比数值模拟结果与模型实验结果验证该数值模型的有效性。研究发现:用以往基于防波堤模型得到的经验公式不能准确预测浅水波与振荡水柱波浪能转换装置的越浪量、越浪厚度等物理量,数值模拟结果与经验公式趋势保持一致,但经验公式预测的结果明显偏大。越浪流在顶板上方主要以匀速传播,传播速度随相对波高增大而增大。发生越浪现象的同时,出现了顶板砰击现象,砰击压强随相对波高的增高而降低并且砰击点随之逐渐向后移动。本文以期为岸式或集成于防波堤的振荡水柱波浪能转换装置的设计提供参考。