大型深水库分层取水水温模型试验研究

本文采用水温物理模型,对锦屏一级水电站分层取水进行了模拟。从浮力相似准则出发,导出垂向温差换算关系,用以模拟库区水温分层流动。通过对上游来流分层加热,获得稳定的流速与水温边界,定量研究不同的运行工况下进水口下泄水温变化。研究结果表明,进水口取水运行将影响附近水温与流速场,在引水流量674m3/s情况下,影响范围可远达上游600m;在下泄水温偏低的3月～5月,进水口启用两层半叠梁门可使取水水温上升0.9℃～2.4℃,接近天然水温,以有利于下游生境恢复。     

戈兰滩水库垂向水温分布预测

针对戈兰滩水库水文分层特性，采用一维垂向水库水温数学模型进行该水库的水温分布一预测。该模型充分考虑了入流、出流、垂向扩散等影响因素。对平水年进行水温分布预测，预测结果较好的反映了戈兰滩水库的实际状况，也与水温分布类型判别结果相吻合，因此是合理的，可供对坝体进行应力分析时采用。     

三峡-葛洲坝梯级水库水温影响研究

长江中游三峡-葛洲坝梯级水库蓄水,改变了河流天然水流情势,同时河流的天然水温情势也发生了变化.基于1959-2006年水库下游宜昌水文站实测水温资料,分析了葛洲坝水库和三峡水库蓄水前后宜昌站水温特征参数变化情况.定量分析了水库蓄水对下泄水温的影响程度,进而分析了水温变化对水生生物产卵繁殖的影响.分析结果表明,葛洲坝水库蓄水对下泄水温影响不大,而三峡水库蓄水后,水温在降温季节9～2月份高于三峡水库蓄水前表层水温,而在升温季节3～5月份则相反.三峡水库蓄水对河流水温有一定的调节性,其下泄水温相对于天然状况有一定的滞后性,下泄水温变化影响到下游中华鲟和四大家鱼产卵繁殖,使得产卵时间平均推迟10天左右.该研究将为三峡一葛洲坝梯级水库开展生态调度以减缓其不利影响提供决策.     

长江干流大型水利工程对下游水温变化影响研究

为分析长江干流水库的修建对其下游河段水温的影响,以宜昌站为研究站,寸滩站为参证站,通过对比分析宜昌和寸滩两站同期旬水温变化过程、水温差值、水温相关性和温变率相关性,揭示葛洲坝和三峡水库关闸蓄水前后宜昌站旬水温特性的变化。研究表明,葛洲坝水库的修建对宜昌站降温段水温特性的影响有限,而三峡水库的修建对宜昌站水温特性的影响则较显著。     

深水湖泊水库水温数值计算模型研究

本文针对深水湖泊水库三维温度场计算量较大的特点提出了一种计算快捷的湖泊水库三维温度计算模型。该模型根据控制方程中各物理过程的变化特点采用算子分裂法求解,快过程采用隐式求解,慢过程采用显式求解,协调了不同物理过程模拟的时间步长;文中对σ坐标系下的斜压梯度力和水平扩散项的表达式采用z平面均值扣除法进行处理,提高了二者的计算精度,更加适合于湖泊水库的应用。文章最后采用两个算例对模型进行了验证,表明了模型的有效性和实用性。     

水库水温计算方法探讨

本文介绍了多种水库水温计算方法,并将各方法用于溪洛渡水电站水库的水温计算,将计算成果绘制成图。通过对各方法计算成果的分析,选出适合于溪洛渡的最佳计算方法,同时对各方法的功能、参数、优点、缺点及适用性等方面进行评价     

基于WRF湖泊模型的糯扎渡水库未来水温模拟

水库水温对河流水生态环境以及局地气候有重要影响。未来气候变化背景下,水库水温的响应受到国内外关注。本文以气候模式WRF中的湖泊模型为基础,对未来气候态下（RCP2.6、RCP8.5）糯扎渡水库水温变化趋势进行模拟。研究发现,不同未来气候态下,糯扎渡水库水温均呈现上升趋势,且表层水温比深层水温对气候变化的响应更显著。本世纪末水库表层水温上升幅度在4 °C以内,深层水温上升0.8 °C左右。     

糯扎渡水电站多层进水口下泄水温三维数值模拟

为减免水电站下泄低温水对下游河段生态环境的影响,糯扎渡水电站进水口拟采用分层取水叠梁门方案。为较好地模拟进水口前库区复杂的地形边界,采用σ坐标系,建立了糯扎渡水电站进水口分层取水下泄水温的三维数值模型,数值模拟结果得到了物理模型试验结果的验证。在已知库区水库水温分布的条件下,对不同的叠梁门运行方式,数值模拟了典型水平年十二个月份的下泄水温。进水口叠梁门方案分层取水对提高下泄水温有较为明显的作用,下泄水温提高的幅度,不仅取决于叠梁门的高度,还取决于水库水温垂向分布。     

基于MIKE3的水库水温结构模拟研究

MIKE3是一款用于模拟水动力、水质、泥沙的专业工程软件,主要应用于港口、河流、湖泊、河口海岸和海洋,具有先进的前后处理功能和友好的用户界面。介绍了MIKE3数学模型的数学基础和计算方法,并将MIKE3应用于新疆伊犁喀什河上游梯级开发对库区水温的影响研究中,就其中开英布拉克水库的模拟过程做出详细说明。计算结果表明：三维流场、温度场预测较为合理,MIKE3软件对于此类问题有较高的实用价值。     

多层孔型取水口下泄水温试验研究

水库水体温度具有明显的沿深度成层分布的特点,表层水温和底层水温相差很大,有时温差值可达20℃左右。多层孔型取水口是一种典型的水库灌溉取水装置,其目的是控制灌溉用水的温度以利于作物生长。目前,缺乏对多层孔型取水口下泄水温规律的研究。本文依据某水库水温资料,通过试验直接模拟水库水温分布,改变取水口淹没深度及下泄流量,探讨下泄水温与库内水温分布、淹没深度、下泄流量之间的关系。试验结果表明,下泄水温随取水口淹没深度增大而减小,随取水流量增大而增大,下泄水温还与库内水温分布有关。本文研究成果为多层孔型取水口的设计及运行管理提供理论依据。     

电动汽车电池仓内温度场数值模拟

利用FLUENT软件建立相应的数学模型,对不同尺寸的电动汽车电池仓内温度场进行模拟计算,得到了电池仓的最佳尺寸。在此条件下改变电池仓的送风温度,对比电池的温度场变化,获得了最佳送风温度,为电动汽车用锂离子电池仓的温度优化提供理论依据。     

静水中泥沙云团运动的数值模拟

采用κ-ε-κρ湍流模型和动理论模型对有限水琢静水中泥沙云团的运动进行了数值模拟,模型不仅考虑了湍流效应,而且涉及颗粒碰撞作用,尤其是水沙间的相互作用,可有效地避免单流体模型在模拟高浓度泥沙云团时引起的失真。使用有限体积法,通过相间作用力耦合求解控制方程组,其中扩散项采用中心差分,对流项采用二阶迎风格式,源项用Gauss-Seidel迭代法求解。数值计算结合物理试验表明,泥沙云团的运动可分为加速下落、分离扩散和水平扩展三个阶段,各阶段的云团面积、浓度变化及前锋速度存在显著差异。计算还揭示,固液两相间的速度差及云团下沉诱发的受迫环流是影响泥沙云团运动的主要因素。计算结果无论从定性特征还是定量关系上都与试验数据吻合一致,表明该双流体模型模拟高浓度泥沙云团的有效性,从而可用于抛泥工程的规划和环境影响评价。     

TVD格式在水击数值模拟中的应用

本文将TVD格式运用于水击方程,模拟水击压力变化,并同双曲型方程的经典求解格式MacCormark格式和Lax-Ffiedrichs格式的计算结果相对比,结果表明:TVD格式具有耗散性低,不产生虚假数值振荡.计算精度高等优点,能有效模拟水击现象.之后本文将TVD格式应用于阿拉山水电站水击问题的计算中,效果较好.     

低温半导体温差发电单元数值模拟与仿真研究

为精确计算分析半导体温差发电单元内部温度场分布及发电特性,构建了常物性和变物性计算模型。在160~280 K温度区间下,分别利用常物性、变物性计算模型对温度场及发电特性进行数值计算,并与ANSYS有限元仿真结果比较。结果表明:在此工作条件下,变物性模型对温度分布的数值计算具有较高的精确性;对发电特性的计算存在一个特定的特征温差能够让变物性模型取代常物性模型,此变物性模型在大于特征温差范围内具有较好的精确度,有效改进了原有的常物性模型。     

基于ANSYS的空气电弧放电等离子体温度数值模拟

吸入一氧化氮(NO)疗法因其具有疗效快、非创伤性及高选择性等优点,在临床救治新生儿急性肺损伤和持续肺动脉高压等相关疾病方面逐步得到广泛应用.电弧放电是产生NO的一种新方法.因此,研究控制空气电弧放电合成NO的等离子体参数,对实现电弧放电合成医用NO在临床上的应用具有重要意义.本文根据磁流体动力学理论,建立了脉冲电弧放电等离子体轴对称数学模型,运用ANSYS软件,对电弧放电等离子体温度场分布和电流密度进行了数值模拟.结果表明,当电流增大时,阳极附近温度增大,阳极电流密度增大;当弧长增加时,阳极附近温度增大,阳极表面电流密度增大,阴极电流密度略变小.温度的升高,有利于NO的合成及抑制NO2的生成.     

地震作用下土质库岸边坡失稳运动及初始涌浪数值模拟方法

视库岸失稳、坡体滑动、首浪产生为完整连续的过程,建立地震作用下土质库岸边坡失稳运动及初始涌浪数值模拟方法。首先以动力时程强度折减法进行土质库岸边坡动力稳定分析,根据塑性区贯通确定可能的库岸失稳滑动范围。然后对滑坡体、库水和空气等三相介质采用统一的控制方程N-S方程及适当的本构关系来描述其运动,采用双重LEVEL SET函数追踪不同介质的分界面,反映滑坡体、库水和空气三者间强烈的耦合作用,实现地震作用下土质库岸边坡滑动过程及入水产生涌浪的数值模拟,在有限元框架内开发相应的三维计算程序进行数值分析。通过数值算例验证本文方法及计算程序的有效性。