[发明专利]一种电厂温排水深水排放的近远区耦合数值模拟方法

摘要

本发明涉及一种电厂温排水深水排放的近远区耦合数值模拟方法，包括建立远区模型；远区模型启动；远区模型计算；近区模型调用判断；模型转换；生成近区射流沿程流量和浓度源项；远区模型结束判断。本发明采用近区射流积分模型模拟近区浮射流稀释过程，提出了通过分散汇流方法将近区模型计算结果转化成输入远区模型的源项计算公式，提出了近区与远区数学模型动态耦合的方法。提出的近远区耦合模型方法能够更合理反映热水上升过程中以及最终上升高度处的稀释度及源项，同时能保证水流质量守恒，对表层高温升影响范围模拟精度有明显的提高，为准确评价核电温排水排放环境影响提供了有用的科学依据。

主权项

一种电厂温排水深水排放的近远区耦合数值模拟方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：建立远区模型的步骤：用于建立远区三维水动力数学模型网格，并设定计算域的水动力及物质输运计算边界条件，设定模拟时间段长度、温排水远区模型求解时间步长，以及选取近区模型调用时间间隔；远区模型启动的步骤：用于启动远区模型，开始水动力和水温求解计算；远区模型计算的步骤：用于远区模型在计算网格和时间步长上离散求解水动力和水温输移扩散方程，计算模拟区域内的水动力过程和水温输移扩散；近区模型调用判断的步骤：用于从远区模型模拟时间段的开始，完成每一时间步长水动力过程及水温输移扩散求解后，判断模拟时间间隔长度是否达到近区模型调用时间间隔，如果“是”则计算排放口附近环境参数，包括：流速、水深和水温垂向分布，将已经计算的环境参数制作成近区模型输入文件，之后进入“模型转换的步骤”，如果“否”则返回“远区模型结束判断的步骤”；模型转换的步骤：用于使远区模型处于等待状态，启动近区模型，计算温排水射流出流轨迹和沿程稀释度，生成近区模型输出结果文件，近区模型输出文件生成后近区模型关闭，所述生成近区模型输出文件的过程包括如下子步骤：选取近区射流稀释过程计算模型，计算浮射流轨迹及沿程稀释度；根据射流计算的沿程稀释度，计算射流轨迹沿程流量和浓度源汇项分布：将浮射流分为n段，其中，第1至n‑1个单元为“卷吸汇”单元，第n单元，也就是最终高度稀释出流端，为“扩散源”单元，单元i(i＝1，2，...，n‑1)上流量源项为：Qis=-(Si-Si-1)·Q0---(1)]]>单元i上浓度源项为：Qic=Qis·Ca---(2)]]>最终上升高度出流单元n上流量源项为：Qns=Q0-Σi=1,n-1iQis---(3)]]>最终上升高度出流单元n上浓度源项为：Qnc=Q0·C0-Σi=1,n-1iQic---(4)]]>其中Q0为射流排放流量，Si为单元i的稀释度，通过近区模型计算获得，Ca为远区模型计算的环境浓度，C0为射流排放浓度；搜索近区射流轨迹沿程中心点在远区模型网格上的节点位置，将计算的射流轨迹沿程流量和浓度源汇项分布传递给远区模型，关闭近区模型；生成近区射流沿程流量和浓度源项的步骤：用于开启暂停状态的远区模型，使远区模型找到新的近区模型输出结果文件，查找近区射流沿程中心点在远区模型网格上的节点编号，计算近区射流沿程流量和浓度源项；远区模型结束判断的步骤：用于判断本次计算是否为模拟时间段的结尾，如果“是”则结束计算，如果“否”则回到“近区模型调用判断的步骤”。