基于JFNK的两流体三流场两相流模型的全隐算法研究
作者:樊杰; 吴和鑫; 苟军利; 单建强
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目前,基于双流体三流场数学模型的核反应堆安全分析程序大多采用半隐式数值算法,其数值稳定性受库伦特殊声速值的影响。基于二流体三流场模型和全隐式数值算法的少数程序采用经典的牛顿迭代法算法进行求解,难以形成雅克比矩阵。为了提高数值算法的稳定性,避免书写雅克比矩阵,两相流的全隐式数值算法采用了一种不构成雅克比矩阵的无雅可比牛顿-克雷洛夫(JFNK)算法。双流体三流场模型分别建立了汽相、液相和液滴相的守恒方程。采用基于交错网格和有限体积差分的全隐式离散守恒方程进行求解。当缺相时,给出一小部分缺相,以解决用三流场模型计算单相、两相和两相流场时遇到的数值问题。该程序模拟了Ransom水龙头的数值基准、过冷沸腾实验和Dryout传热实验,验证了数值处理的可行性、数值算法的准确性、单相、单相到两相过渡以及两相流型之间过渡的可行性和模型计算精度。结果表明,该算法具有较高的精度,适用于单相水、泡状流、段塞流、环形雾流、弥散流等流型的过渡。