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。     

直角Z形组合双弯管流动特性的研究

多片焊接弯管是火、核电厂循环供水管路系统中应用最多的形变件，最常见的安装形式是两个弯管的0°组合。当弯管间距较小时，会出现上、下游弯管管内流动的相互影响。本研究采用二维激光多普勒测速仪和五孔探针测得4片90°弯管Z形组合在不同弯管间距下水流特征断面上的三维流场、压力分布以及紊动特性的沿程变化等。并以此探求双弯管局部阻力相邻影响的机理。限于篇幅，本文仅对测得的水平直径轴向流速分布以及特征断面上二次流形态进行了分析，指出双弯管间相邻影响系数的变化规律受弯管二次流动、涡流区、弯管进出口流速核大小以及上、下游弯管间流速分布调整程度等4个方面的制约；弯管间过渡直管段的长短是改变局部阻力相邻影响的关键因素。     

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。     

铁山湾内电厂温排水累积热影响数值模拟

为了解铁山湾内已有电厂与新建电厂温排水的叠加累积效应,采用Delft3D水动力模型进行潮流及温度场的数值模拟。通过对模型主要时空参数进行敏感性分析,确定了模拟计算时长为25个潮周期,最小网格尺寸为40 m,时间步长为15 s。流场及温度场计算结果表明:新建电厂投运后,岸线变化导致工程局部区域流场发生改变;1℃温升线与北海电厂重叠,影响范围较北海电厂单独运行增加21 km2;北海电厂取水温升增幅不超过0.4℃。数学模型计算结果与同步开展的物理模型试验结果对比表明,排水口近区两者差异较大,随着温排水远离排水口,两者差异逐渐减小,在1℃温升线附近两者基本相同。     

火/核电厂冷却水研究回顾与展望

本文全面回顾了中国水利水电科学研究院60年来持续开展火、核电厂冷却水研究的发展历程,分阶段总结了冷却水专业的创新思路和重要成果。结合行业需求变化,从以下四个方面重点阐述了近十年的创新性成果及实践经验,主要包括:(1)冷却水相似理论完善及精细化模拟技术;(2)环境友好型取排水工程;(3)新型测控技术在冷却水研究中的应用;(4)专业拓展及交叉学科发展。文章结合当前我国火、核电发展趋势以及日趋严格的水生态环境保护要求,展望了本领域未来的发展方向及其应对策略。     

大范围、高帧频PLIF 浓度场测量系统的开发及应用

平面激光诱导荧光技术(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)是环境水力学领域研究污染物紊动扩散机理的重要手段。采用鲍威尔棱镜与菲涅尔透镜组合扩展蓝色激光束、生成光强分布比较均匀的平行片光,通过高速摄像机采集高分辨率的荧光图像,据此开发了大范围、高帧频PLIF浓度场测量系统,解决了常规PLIF技术测量区域小、采样频率低、片光分布不均匀的问题。提出了适用于矩形平行片光特点的参数标定方法及浓度场还原算法,并初步用于恒定流条件下的垂直射流浓度场研究。结果显示,喷口附近(z-z)o/lm1范围内属动量作用近区,射流轴线最大高度为(z)max-zo/lm=2.3。与已有研究成果的对比表明,本系统测量的射流浓度场合理可信,验证了系统的可靠性。     

基于数值模拟和原型观测联合的电厂温排水影响评价

原型观测的温度场分离出自然非均匀背景场一直是温排水影响后评价的重点和难点。本文采用多重嵌套网格技术,建立了水文和气象场耦合作用下的热输运数学模型,实现了海域水温动态演变过程的跨尺度模拟;结合潮汐、潮流、海面遥感温度场观测数据,提出了非均匀海域背景场条件下电厂温排水影响范围的计算方法,并应用于某滨海电厂的温排水影响后评估。研究结果表明：本模拟评价方法较好反映了复杂海洋与气象动力双重驱动下海域背景温度分布特征(高温团)与温排水的输移扩散过程;案例厂址海域背景温度场的时空变异与温排水1℃温升影响相当,1℃温升影响评价需充分考虑非均匀背景温度的影响。本文提出的模拟与评价方法可为复杂环境条件下火核电厂温排水的生态环境影响评价提供支撑。