基于OpenFOAM平台的不可压钝体绕流研究

【摘要】：目前，完全基于商用CFD软件对多相复杂搅拌反应器进行数值模拟面临诸如新模型缺乏、参数修改受限和计算效率低等挑战，而开放源代码的CFD软件——OpenFOAM，为该领域的基础研究提供了可能。OpenFOAM是用C++语言开发和编译的通用CFD平台，具有开源、扩展性强、底层类库稳定强大、前后处理接口丰富、支持大规模并行化计算等诸多优点，后续研究者可在充分利用各层面的基础上，更有效的专注于某个层面，从而提高研究效率，增进工作的延续性。国外众多高校和科研机构已采用OpenFOAM进行工作和CFD开发。 因此本文以径向流搅拌反应器内流动与分离现象为基础，对OpenFOAM进行了探索和研究，并在其基础上进行了两类不可压钝体绕流研究，具体工作如下： (1)编译了开源软件OpenFOAM，研究了其源代码和构架，并进行了程序验证。 (2)基于OpenFOAM对后向台阶流进行5种不同的RANS稳态模拟和两种不同的DES瞬态模拟，评价了不同模型和算法。 (3)基于OpenFOAM对方柱绕流进行了分离涡模拟和两种不同的RANS瞬态模拟，并对三种模型进行了评价。 本文旨在编译和剖析开源的CFD平台OpenFOAM，并将其应用到不可压绕流场的模拟和研究中，这对多相复杂体系搅拌反应器内的CFD数值模拟以及新型模型的开发和应用具有重要的指导意义。