考虑浮力射流近区垂向效应影响的二维计算方法

以温排水数值计算为例,结合已有的深水表面浮力射流厚度研究,尝试给出了一种在排放口近区考虑射流垂向效应、在全计算域使用二维平面模型的计算方法。该方法在排放口引入了浮力射流热水层厚度,并且对混合区底部高程的变化过程给予考虑,提高了排放口近区表面温升分布的可信度,在火核电厂温排水数值预报中具有实用价值。     

竖管式扩散器排放近区数值模拟研究

结合我国排放口设计的发展方向，通过数值模拟方法研究了竖管式多孔扩散器排放近区的稀释特性和数值预报模型。针对前人二维当量长孔浮射流理论不能考虑扩散器附近单个浮射流的混合特征的不足之处，提出了多孔浮射流混合前后的耦合模拟方法，建立了竖管式扩散器排放近区单侧混合的数值模型，并通过模型试验加以验证。结果表明，数值计算成果与模型试验成果基本一致，可以直接用于竖管式扩散器表层初始稀释度的预报。     

滨海核电厂明渠深水温排放三维数值模拟研究

核电厂温排水对海域环境的影响不容忽视,数学模型是预报温排水扩散范围的重要手段。三维数学模型能反映水温垂向分层,相比二维模型更为精细,由于其对垂向流速求解存在简化,应用于不同排放型式的模拟精度尚需要深入论证。本文针对深水明渠排放型式开展了温排水三维数值模拟,计算结果与物理模型及近区浮射流模型Cormix进行了对比,结果表明三维数学模型计算的1 ℃温升范围与物理模型接近,4 ℃温升范围较物理模型和Cormix显著偏小。本项研究表明现有三维数学模型单独应用于明渠水深排放型式难以同时兼顾近远区模拟精度,需要进一步开展与近区浮射流模型的耦合研究以提升其适用性。     

弯道流水域热浮力排放扩散器参数优化物理模型试验研究

弯道河流水域排放口布置常选择在弯道凹岸侧,以充分利用弯道环流加快稀释,然而弯道环流条件下排放口近区稀释特性与均匀流条件下存在较大差异,相关研究较少。本文在大比例尺物理模型试验中模拟复杂地形和弯道流动条件下扩散器热浮力排放近区稀释规律,采用平面激光诱导荧光(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)技术进行断面浓度测量,分析了弯道环流对近区浮射流稀释扩散的影响,对扩散器出流仰角、出流水平方位角和离岸距离等进行了优化,在此基础上提出了适用于弯道水域地形条件热浮力排放的近水平非等高多喷口离岸向排放型式。研究结果对于类似弯道水域热浮力排放扩散器优化研究具有参考意义。     

孟加拉湾巴瑞萨河口温排放初始稀释特性研究

为提高温排放的初始稀释度、减小排口近区超标区域,扩散器常被用于电厂排海工程。本文采用CORMIX经验模型与Realizable k-ε紊流模型相结合的方法,开展了孟加拉湾河口水域燃煤电厂排水扩散器的参数优化及温排水稀释特性研究。首先分析了扩散器长度、出流角度、出流流速等参数对初始稀释的影响,并对扩散器型式进行了比选,提出潮汐水域采用交错型扩散器有利于增大近区稀释度。针对推荐扩散器,研究依据准恒定假设,模拟了涨潮、高平、落潮、低平四个特征潮态的温排水稀释扩散过程。结果表明:不同潮态的温度场空间结构、温升分布及稀释效果具有显著差异,低平潮对温排水掺混稀释最为不利;涨潮与落潮时顺流向与逆流向的喷口射流结构也不尽相同,顺流向射流更加细长。研究成果可为电厂排放口工程设计与环境影响评价提供技术支撑,也可为浅水型海域扩散器选型提供参考。     

静止浅水环境中水平圆形浮力射流稳定性的数值研究

给出描述考虑浮力效应的热污水水平圆形浮力射流的数学模型，采用Balasubra-manian等（1978）的实验资料进行检验，计算结果和实验资料的吻合证明了模型和方法的有效性。在此基础上给出静止环境中水平圆形浮力射流稳定性的条件和表面最小稀释度的经验公式。     

基于FVCOM模式的温排水三维数值模拟研究

为反映河口海湾温排水所具有三维结构特征,在基于三维非结构有限体积海岸和海洋模型(FVCOM 2004版)建立的三维潮流数值模型基础上,采用类似的有限体积法开发了一个三维温排水对流扩散模型用于模拟近岸海域温排水的扩散输运过程,并应用该模型对象山港内某滨海电厂的温排水进行了计算,模拟得到了温排水对流扩散过程的三维分布特征,即电厂冷却水温排放后,温差所产生的浮力效应使温排水趋于海水上层输移,海水上层温升与深层温升存在明显的垂向差异.     

岸边排放口近区流场和浓度场特性的分析

本文对各种全深度岸边正交、斜交排放问题应用了水深平均的k-ε紊流模型计算了排放口近区的流场和浓度场,并进行了试验量测,以实测值对计算所得的回流尺度及浓度分布结果作了对照。文中依据计算结果和实测资料分析了影响近区流场、浓度场的主要因素;提出了排放口对岸的影响可略去时河宽B_(cr)的估算式;指出了近区回流尺度的变化规律;对不受河宽影响的近区导出了计算射流轨迹的公式。     

静止环境中垂直平面浮力射流稳定性与混合特性数值研究

针对不同的射流参数和环境流体参数下的有限深平面垂直射流，采用混合有限分析法对近区以稳定浮力表面层形式排放和由于近区漩涡产生二次吸附的非稳定排放两种流动形态的混合流体的流速场和温度场进行了数值模拟。结果表明近区排放稳定性主要取决于排放佛汝德数和相对淹没度，而与受纳水体的远区几何形状无关；受纳水体的远区几何形状只对排放水体的混合性质产生影响，这一点对非稳定排放尤其显著。所得结果与Jirka和Harleman的理论分析和试验结果十分吻合，说明所采用数值方法可对平面浮力射流的流动现象进行完整的预报。     

滨海核电厂冷却水明渠浅水排放三维数值模拟

温排水是滨海核电厂面临的重要环境问题,模型预报是评价排放影响的主要手段。三维数学模型能精细反映温排水扩散,是预报模型的主要发展方向,但目前其模拟适用性尚需要进一步深入研究。本文以某浅水明渠排放核电厂为例,开展了海域潮流及温排水三维数值模拟,并与二维模拟及物理模型试验进行了对比分析,比较结果表明,三维数学模型模拟的近区水温垂向分布与物理模型吻合,模拟的表层4℃和1℃温升范围与其它模型相比具有合理性。研究结果表明三维数学模型能合理反映浅水明渠排放浮力作用下的水温分层,较好兼顾近区和远区的模拟精度,对此种排放型式具有较好的适用性。