基于OpenFOAM的超临界CO2流动与传热求解器的开发与验证

作者：曾剑锐; 张尧立^*; 徐宏; 叶楷; 许松; 洪钢

来源：厦门大学学报(自然科学版), 2021, 60(01): 44-49.

• 超临界CO2
• 对流传热
• OpenFOAM
• 软件开发
• 数值模拟

超临界CO2(sCO2)可作为能量转换工质用于4代堆,使用sCO2不但能提高能量转换效率,而且可以大幅缩小设备尺寸.不过,由于sCO2的物性很特殊,目前尚没有成熟的工具来模拟sCO2的流动与传热.本文使用开源计算流体力学工具OpenFOAM,经过对热物理模型的改写与编译,开发了适用于sCO2流动与传热的专用求解器sCO2Foam.并以sCO2在进口雷诺数约为9 000的条件下,向上流过和水平流过直径为2mm的加热圆管为例,研究管内传热与沿程摩擦压降,将模拟计算结果分别与实验数据和/或经验关联式的计算结果对比,以验证sCO2Foam的适用性.结果表明:sCO2Foam采用k-ω湍流模型模拟出的壁温分布与实验值十分吻合;模拟计算得到的摩擦压降与经验关联式计算结果的相对误差很小.sCO2Foam具备良好的准确性、可移植性和可拓展性,可用于sCO2流动与传热问题的研究.

• 单位
  厦门大学