在工程應用中,，湍流模擬主要有三種類型:直接數(shù)值模擬、大渦模擬和RANS模擬,。由于目前的計算條件有限,，只能模擬一些雷諾數(shù)較低的情況。目前,，最強大的工具大渦模擬方法并沒有擺脫計算條件的限制,。由于硫磺噴槍蒸汽通道的雷諾數(shù)為13695，湍流的數(shù)值模擬是基于雷諾平均N-S方程(RANS),。選擇k-ω模型作為湍流模型,。根據(jù)離散原理，計算流體力學數(shù)值模擬分為有限差分法,、有限元法和有限體積法,。有限差分法適用于結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，網(wǎng)格步長需要根據(jù)實際情況確定,。然而,，硫磺噴槍主體的網(wǎng)格是四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。有限元分析廣泛應用于固體力學分析中,，幾乎所有相關(guān)軟件都采用有限元分析方法,。由于處理對流項的復雜性以及與有限差分法和有限體積法相比求解速度較慢，有限元分析在水動力計算中沒有得到廣泛應用,。因此,，本設計需要有限體積法。有限體積法也是控制體積法,，它的基礎是物理量守恒,。其中，網(wǎng)格點的因變量未知,。為了獲得控制體積積分,，需要假設值的分段分布曲線。其優(yōu)點如下:

(1)基于積分形式的控制方程,，積分方程也可以實現(xiàn)保守計算,；
(2)積分方程中的每個項都有明確的含義，所以當方程是離散的時,，可以對每個離散項給出一定的物理解釋,；(3)將具有離散區(qū)域的節(jié)點網(wǎng)格從控制體中分離出來進行集成。計算流體力學常用的算法包括SIMPLE算法,、SIMPLER算法和PISO算法,。對于瞬態(tài)問題,，PISO算法有更明顯的優(yōu)勢。對于穩(wěn)態(tài)問題,，SIMPLE或SIMPLER算法可能更合適,。在SIMPLER算法中，只要速度場是正確的,，壓力場也是正確的,。然而，SIMPLE算法沒有這個特性,。因此,，SIMLPER算法在計算壓力場時具有較高的效率，在求解動量方程時更為突出,。因此,，盡管Simlper算法的計算量比SIMPLE算法多30%，但計算時間比SIMPLE算法少30~50%,。硫噴槍的數(shù)值模擬是在穩(wěn)態(tài)條件下進行的,，采用分離法，因此SIMPLE或SIMPLER算法更合適,。與SIMPLE算法相比,，SIMPLER算法提高了計算的收斂性，從而縮短了計算時間,。

硫磺噴槍的夾套層為蒸汽,，管側(cè)為液體硫磺，兩個區(qū)域不重疊,。通過管壁的傳熱,，耦合效應只發(fā)生在兩個相交的界面上，這是流固耦合研究中的第一類問題,。由于硫噴槍的數(shù)值模擬是在Fluent,、穩(wěn)態(tài)熱、靜態(tài)結(jié)構(gòu)三個模塊中實現(xiàn)噴槍的熱流固耦合,。計算了流體熱交換引起的固體熱流和溫度場,，并計算了流體作用引起的固體變形、應力和應變,。耦合界面的數(shù)據(jù)傳輸是單向的，是典型的單向流固耦合問題,。