OpenFOAM 中两相沸腾流模型的实现与验证

使用计算流体动力学 (CFD) 方法预测两相沸腾流非常具有挑战性，因为此类流中界面质量、动量与能量传递的几个子模型仍不完善，需要进一步开发与验证。一旦验证特定模型，仔细核实模型中涉及的所有关键参数十分重要。此类核实通常通过单独效应测试进行，即每次将一个参数与测量值或已知值比较。不言而喻，对于典型用于两相流 CFD 应用的复杂模型，需要核实的独立参数数量可能相当高。这一特点使得开源代码中复杂 CFD 模型的验证过程极具吸引力，因为可以完全访问实现细节。本文关注使用开源环境 OpenFOAM 实现与验证两相沸腾泡状流模型。该模型采用守恒方程的两流体公式，并对湍流项进行雷诺平均处理。模型包含针对液相与气相的六个守恒方程，允许两相的热力学非平衡与可压缩性。此外，模型包含两个针对湍流动能和能量耗散的输运方程，以及一个针对界面面积浓度的输运方程。已实现针对壁面热分区以及核态沸腾中相变项的新模型。开展了敏感性研究以及针对公开文献中可用测量数据的模型验证，结果表明预测与实验之间取得了合理的一致。