基于谱元法的高普朗特数流体与超临界二氧化碳典型流动直接数值模拟
流体动力学
2022-03-15 v1
摘要
先进核反应堆（Gen IV）的设计涉及一系列影响安全性与性能的挑战性流动问题。目前，这些问题以临时方式在不同尺度上处理，耗时且昂贵。创建高分辨率传热数值数据库有望帮助开发精确且低成本的降分辨率传热模型。此类模型可助力解决与先进反应堆传热行为相关的工业驱动问题。这些模型可利用近期 DOE 资助的核能热流体应用卓越中心所开发的多尺度层次结构来建立。最终可形成快速运行的可靠模型，从而加速先进反应堆的部署。本文中，我们使用谱元代码 Nek5000 与 NekRS 开展了一系列直接数值模拟，以研究混合对流条件下的传热。首先，我们研究了高普朗特数流体在加热平行板间的流动传热。所计算的数据库最终将用于评估现有传热关联式，并对无满意可选方案的情况提出若干修正。我们还研究了超临界二氧化碳（sCO2）在直加热管中的传热恶化现象。采用低马赫数近似解耦热压与动压，因该问题中压降可忽略。sCO2 物性使用多区域多项式计算。我们观察到，向上流动中传热恶化与 sCO2 物性变化及湍动能（TKE）的耗损同时发生；而向下流动中，得益于 TKE 的增加，传热得到增强。
引用
@article{arxiv.2203.06670,
title = {Direct Numerical Simulation of high Prandtl number fluids and supercritical carbon dioxide canonical flows using the spectral element method},
author = {Tri Nguyen and Elia Merzari and Haomin Yuan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.06670},
year = {2022}
}
备注
NURETH-19 conference paper