应用非稳态雷诺平均N-S方法对紧密棒束内流动的准确模拟

摘要

在紧密栅元棒束内，轴向冷却剂的流动特征十分复杂。实验分析已经清楚地证明当棒间距和棒径比（P／D）减小时，棒束内的湍流区域和圆管内的情况大相径庭。另外，对于紧密的栅元结构，通道内存在大尺度的周期性的流动振动，这种振动正是造成子通道内强烈的热量和动量交换的原因之一。至今仍缺乏对这种振动的充分认识，但是有证据显示：这种流动振动和相邻子通道间湍流涡结构的相互作用有关。本文采用非稳态的雷诺平均纳维．斯托克斯方程（URANS）方法，对振动进行了数值模拟，并获得对平均统计变量的准确估计。为了评估这种方法的有效性，将计算结果与Krauss的实验数据进行比较。选用Star-CDv3．26中经过改进的各向异性k-ε模型和传统的k-ε模型来进行计算。各向异性的k-ε模型取得了较好的模拟结果。