最新中英整理内陆核电厂用水系统冷却塔空气动力特性数值模拟研究1

合集下载

冷却塔传热与流动特性的数值模拟研究

冷却塔传热与流动特性的数值模拟研究

冷却塔传热与流动特性的数值模拟研究冷却塔是一种常见的工业设备,采用水的喷淋来降低空气温度,达到冷却的目的。

其中,传热与流动特性是影响冷却效果的重要参数。

本文将介绍针对冷却塔传热与流动特性的数值模拟研究。

一、背景介绍随着现代工业的发展,冷却塔的应用范围越来越广泛。

传统的机械实验方法对于冷却塔传热与流动特性的研究,存在成本高、时间长、数据难以获取等问题。

因此,数值模拟成为一种有效的研究方法,能够快速预测冷却塔的热力学性能,优化设计方案,提高设备运行效率。

二、数值模拟方法数值模拟方法是近年来快速发展的技术之一,通过计算机仿真模拟物理过程,得出数值结果,目前的CFD技术非常适用。

CFD技术是基于流体力学理论的数值计算方法,其中涉及到物理模型、数值算法以及计算边界条件等多方面内容,接下来将对上述三点进行详细介绍。

1.物理模型物理模型是数值模拟的重要组成部分,它涉及到对实际工程问题的理解和把握。

在冷却塔传热与流动特性的数值模拟研究中,对物理模型的要求包括:准确反映冷却塔的结构特点,考虑多物理场耦合作用(如湍流、传热、质量输运等),给出合适的边界条件。

2. 数值算法数值算法是数值模拟的核心部分,直接影响到计算的精度和速度,目前,常用的数值算法有有限体积法、有限元素法、谱元法等。

在冷却塔传热与流动特性的数值模拟研究中,介绍有限体积法的应用实例。

由于冷却塔流场的非线性和三维特性,需采用NS方程组(Navier-Stokes Equation)描述其湍流流动和传热,同时考虑相变特性,将传热过程转化为蒸发和冷凝过程。

3. 计算边界条件边界条件是指在计算域边界上给出的物理量的数值,例如速度、温度、压力、密度等。

在冷却塔传热与流动特性的数值模拟研究中,需给出正确的边界条件,如风速、空气温度、水喷淋流量等,以保证计算结果的可靠性。

三、数值模拟应用实例以某水电站冷却塔为例,利用CFD软件建立三维流场模型,考虑多相流流动和传热特性。

超大型高位集水冷却塔的三维数值模拟研究

超大型高位集水冷却塔的三维数值模拟研究

超大型高位集水冷却塔的三维数值模拟研究高德申;郭富民;宋小军【摘要】Since the advantage of cooling tower with water collectors devices is obvious at high performance,energy conservation and low noise,this type of cooling tower has been widely used in fire and thermal power plant.This paper focuses on tower performance by CFD,while establishing thermal and aerodynamic characteristics of three dimensional numerical model about the tower.The numerical simulation results show that:(1) Although the cooled water-collectors increase flow resistance,but this increment is significantly less than the decrease of resistance of rain zone.(2) The ventilation quantity of the tower with cooled water collectors is larger than that of conventional tower in the same situation.(3) The cooling efficiency of the tower with cooled water collectors is superior to the conventional tower.%高位集水冷却塔具有高效、节能、低噪等优势,在火、核电厂中具有较好的应用业绩.本文采用CFD数值模拟的手段,对某超大型高位集水冷却塔的热力特性以及空气动力特性进行了数值模拟研究.计算结果表明:集水装置的增加对冷却塔形成阻力,但其增加程度要明显小于雨区阻力的减小量;在相同条件下,与常规塔相比,高位集水冷却塔的通风量较大;高位集水冷却塔的冷却性能优于常规塔.【期刊名称】《中国水利水电科学研究院学报》【年(卷),期】2017(015)006【总页数】6页(P449-454)【关键词】集水装置;离散相模型;传热传质模型;阻力系数【作者】高德申;郭富民;宋小军【作者单位】山东电力工程咨询院有限公司,山东济南250013;山东电力工程咨询院有限公司,山东济南250013;中国水利水电科学研究院,北京 100038【正文语种】中文【中图分类】TQ051.51 研究背景高位集水冷却塔出现于20世纪80年代法国1300MW核电机组,因其具有高效、节能、低噪等明显优势,经过多方面比较是一种新型节能冷却塔[1-2]。

基于CFD模型的内陆核电厂厂区流场模拟

基于CFD模型的内陆核电厂厂区流场模拟

_ — —V +_ p d a x — 蓑 ,亚 t— a a O t + — z 一x a 一 +— = _ — H +a Z1O d — — 1 蓑 p a a ,+_ r望 =+— — a , y — 一 V =一 _ — U +a Zrp L 警 +a V =一z ( d a + —W O 、 f — —1 +_= 望 f , a 一 2 = + 二 +— — V “ )
( ) 准 k一 流动 方程 : 3标

孤 划 ox崛 一 以\ 然 +]】 L 'i ,J 1 O

ps —YM
+ = +
o-
本 研 究 以 内 陆 某 核 电 厂 为 例 , 述 如 何 利 用 论 S ARC M +模 拟 内陆 核 电 厂 风 场 规 律 , 给 出冷 T —C 并 却 塔 雾羽 在 风场模 拟结 果 中 的扩散轨 迹 。
依 然比较 明显 , 冷却塔 两侧风速相 比入 口风速 , 其变化趋 于平稳 ; 沿主导风 向的轴 线上 , 在 冷却塔 两侧风 的扰动依 次加 强 ; 台 单
冷却塔 雾羽最大的抬升 高度 出现在下风向距 离 30 30r , 大抬升 高度为 60n; n处 最 9 l4台冷却塔 雾羽在 下风 向距 离 30 3 0I n的抬 升高度 约为 80I , 5 I是单 台冷却塔的 12 。 T .3倍
实验 、 现场 观 测 和计 算 机模 拟分 析 。风 洞 试 验 虽 然 可 以提供 较 为理 想 的模 拟 气 流 的 变 化 规 律 , 风 洞 但
试验 需要 耗费 大量 的人 力 、 力 和 财力 , 物 而且 风 洞 试 经成为 中 国非 常 重要 的规划 目标 。 内陆核 电厂 由于 验需 要花 费较 长 的 时 间 , 于 6个 稳 定 度 、 对 5个 风 速 受 水源 条件 的限 制 , 本 都 采 用 大 型 自然 通 风 冷 却 段 和 1 方 位 , 部 利用 风 洞 试 验 来 模 拟 , 实 际 基 6个 全 在

滨海核电厂冷却水明渠浅水排放三维数值模拟

滨海核电厂冷却水明渠浅水排放三维数值模拟

滨海核电厂冷却水明渠浅水排放三维数值模拟陈小莉;张强;赵懿珺;袁珏【摘要】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.【期刊名称】《中国水利水电科学研究院学报》【年(卷),期】2018(016)003【总页数】6页(P207-212)【关键词】温排水;明渠排放;三维数学模型;水温分层;输移扩散;浅水排放【作者】陈小莉;张强;赵懿珺;袁珏【作者单位】中国水利水电科学研究院水力学研究所,北京 100038;中国水利水电科学研究院水力学研究所,北京 100038;中国水利水电科学研究院水力学研究所,北京 100038;中国水利水电科学研究院水力学研究所,北京 100038【正文语种】中文【中图分类】TV1331 研究背景现有核电厂的热能利用效率仅有34%左右,滨海厂址一般采用海水进行直流冷却,余热主要以温排水形式排入大海,对近岸海域环境存在诸多不利影响。

因此温排水影响是滨海核电厂环境影响评价重点关注的问题。

数学模型和物理模型是核电厂规划阶段预测温排水影响的主要手段。

温排水在排放出流近区与环境水体发生剧烈掺混,随后随潮扩散到远区,由于近区和远区的稀释扩散时间和空间尺度差异较大,同一模型兼顾近区和远区存在困难。

国内以往主要采用小范围物理模型试验和大范围二维数学模型相结合模拟海域温排水扩散,物理模型用于模拟取排水近区水域水力、热力特性,二维数学模型用于模拟大范围远区水动力输运。

浅水浮式风机基础水动力特性及波浪荷载的CFD数值分析

浅水浮式风机基础水动力特性及波浪荷载的CFD数值分析
针对5
-MW 半潜式风机分析了 50 m 水深下包括悬链
性和波浪荷载具有显著影响。因此,研究浅水环境下
当浮式风电结构处于浅水环境时,波浪和结构水
浮式风电结构分析方法及运动特征,形成符合中国国
动力特性的非线性特征更为显著,导致其对结构动力
情的漂浮式风电基础结构设计的参考依据,对中国海
响应的影响机理更加复杂。其一,在浅水条件下,应用
a
lma
s
s;④Ce
n
t
e
r
o
fma
s
sl
o
c
a
t
i
on;⑤Ro
l
li
ne
r
t
i
a;⑥P
i
t
c
hi
ne
r
t
i
a;⑦Yawi
n
e
r
t
i
a.
表2 风机基础几何参数
Ta
b
l
e2 Ge
ome
t
r
i
cp
a
r
ame
t
e
r
so
ft
h
ewi
ndt
u
r
b
i
n
ef
ound
a
t
i
on
几何参数
数值 /m


总吃水③
静水面以上主立柱高度
xjμ
xj

增强,传统的基于势流理论的分析方法无法考虑二阶


受海洋环境影响更为显著;其三,波浪荷载非线性特性

1
k ω
2
ρ 1-F1 σω ω x x 。

百万千瓦级核电机组直接空冷排汽管道水力特性数值模拟

百万千瓦级核电机组直接空冷排汽管道水力特性数值模拟
2 . S c h o o e r i ng , Xi ’ n a J i a o t o n g Un i v e r s i y, t Xi ’ n a 71 0 0 4 9 , Ch in a ;
3 . S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f Mu l t i p h a s e Ho w i n P o we r E n g i n e e r i n g , X i ’ n a J i a o t o n g Un i v e si r y, t Xi ’ n a 7 1 0 0 4 9 , C h i n a )
王 海涛 ・ ,梅 雪松 1 , 2 ,王海军 3 ,顾红芳 3
( 1 . 西安 交通 大学 高端 制 造装备 协 同创 新 中心 ,陕 西 西安 7 1 0 0 4 9 ; 2 . 西安 交通 大学机械 工程 学院 ,陕 西 西安 7 1 0 0 4 9 : 3 . 西安 交通 大学动 力工程 多相流 国家重 点实验 室 ,陕 西 西安 7 1 0 0 4 9 ) 要 ]水 资源 匮乏制 约 我 国发展 内陆核 电,借 鉴火 电机 组 ,采 用直接 空冷是 最好 的选择 。 为 了保 证其 排 汽管道 设 计 的合理 性 ,结合 目前 我 国百万 千 瓦级核 电机 组堆 型特 点 ,提 出 了 2种 可 用于不 同堆 型 的直接 空冷排 汽管道 型 式 ,并采 用计算 流体 动 力学 ( C F D)模 拟 方法对 其 水 力特性进 行 了分析 。结 果表 明 :管 系流量 分 配 以上 部 T型三 通 为 中心 两侧 成对 称分 布 ,中 间 2 支管分 配 的流量 最 多 :各 支 管流量 分 配均 匀,流量 偏 差控制在 5 %左 右 :各 工 况下排 汽管 道 系统压 降随机 组背压 变化 明显 ,背压越 低压 降越 大 ;在 相 同背压 工 况 下,管 系总压 降随 蒸 汽流量 增 大 而增 大,系统总压 降排 序 为 E P R1 0 0 0( 四排 汽)> AP 1 0 0 0 > E P R1 0 0 0( 六 排 汽)> C P R1 0 0 0 。该结 果 可 为后 续 工程 的可 行性研 究提 供 技术 支撑 。 [ 关 键 词 ]核 电机组 :直接空冷 :排汽管道;水力特性 ;管型 ;压降:背压 ;计算流体动力学 [ 中图分类号 ]T K 2 6 4 . 1 [ 文献标识码 ]A [ 文章编号]1 0 0 2 . 3 3 6 4 ( 2 0 1 7 ) 0 7 . 0 0 2 7 . 0 6 [ DO I 编 号J 1 0 . 3 9 6 9 d . i s s n . 1 0 0 2 — 3 3 6 4 . 2 0 1 7 . 0 7 . 0 2 7 H ydr a u l i c c ha r a c t e r i s t i c s o f e x ha us t pi pe o f di r e c t a i r c o o l i n g s y s t e m i n 1 0 0 0 M3 V l e ve l nuc l e a r po we r u ni t s [ 摘

基于CFD模型的内陆核电厂厂区流场模拟

基于CFD模型的内陆核电厂厂区流场模拟

基于CFD模型的内陆核电厂厂区流场模拟王炫【期刊名称】《气象与环境学报》【年(卷),期】2012(028)003【摘要】以内陆某核电厂为例,简述了利用流体力学软件STAR-CCM+模拟内陆核电厂厂区流场及大型自然通风冷却塔雾羽扩散的实现原理,介绍如何将SolidWorks2010建立的核电厂厂区模型导入到STAR-CCM+,给出了STAR-CCM+划分网格的过程和边界层划分的基本假定条件和参数。

将STAR-CCM+模拟的数据与风洞实验数据进行比较,结果显示了较好的一致性。

结果表明:在离地面5nl的高度处,大型自然通风冷却塔背风面形成较大的空腔区,空腔区风速较小,只有1.0-1.5m/s,部分区域达到静风;冷却塔两侧风速相比入口速度增大了1.66倍;在离开地面100m的高空,冷却塔背风面的空腔区依然比较明显,冷却塔两侧风速相比入口风速,其变化趋于平稳;在沿主导风向的轴线上,冷却塔两侧风的扰动依次加强;单台冷却塔雾羽最大的抬升高度出现在下风向距离3300m 处,最大抬升高度为690m;4台冷却塔雾羽在下风向距离3300m的抬升高度约为850m,是单台冷却塔的1.23倍。

%The basic principle simulating wind field and plume drift of large scale natural draft cooling tower with a CFD software STAR-CCM + was introduced by using an inland nuclear power plant as a case study. How to import the nuclear power plant model established by CAD software SolidWorks2010 into STAR-CCM + was intro- duced, and a whole process of grid-creating and boundary setting was illustrated. The simulation value of STAR- CCM + and the observationalvalue of wind tunnel experiment were compared, and both were consistent. The re- sults indicate that there is a large cavity area behind the cooling tower at the height of 5 m above the ground. The wind speed of cavity area is only 1.0 - 1.5 m/s, and the wind is calm in part area. Side wind speed of cooling tower is 1.66 times of inlet wind speed. At the height of 100 m above the ground,the cavity area is still obvious, while the side wind speed of cooling tower becomes steady compared with inlet wind speed. The wind disturbance phenomenon in cooling tower sides strengthens along the dominant wind direction. The maximum plume rising height of a single cooling tower reaches 690 m at the distance of 3300 m downwind, while that of four cooling towers is 850 m and it is about 1.23 times of a single cooling tower.【总页数】7页(P54-60)【作者】王炫【作者单位】上海核工程研究设计院,上海200233【正文语种】中文【中图分类】X945【相关文献】1.基于水文条件的内陆核电厂放射性液态流出物动态排放模拟研究 [J], 陈小莉;赵懿珺;袁珏;朱双林2.再论山东海阳核电厂厂区标高和厂区护堤设计标准的确定 [J], 董胜宪3.内陆核电厂对水库环境的影响——以咸宁核电厂为例 [J], 张晓峰;田新珊;黄彦君;上官志洪;沙向东;王萦4.某核电厂厂区辐射监测系统监测数据异常波动原因分析 [J], 李静;陈利刚5.核电厂区域气象场对事故剂量影响模拟评估 [J], 郭瑞萍;岳峰;乔清党;李雯婷;张少君;王瑞英因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

自然通风湿式冷却塔空气动力场数值分析

自然通风湿式冷却塔空气动力场数值分析

湿冷塔 在 运 行 过 程 中 的 空 气 流 动方 程 是 非 线 性 的 , 物理 特 性 及 控 制 方 程 复 杂 , 其 各影 响 参 数 密 切 相 关, 用理论 分析 和试 验 方 法 都难 于精 确 地 解 决 湿 冷塔
实 际运行 时各相 关 物 理 量 的定 量 分 析 问题 , 数 值 计 而
淋 水 密度 、 环境 温度 、 阻力 变化 等各 种 变 工况 进行 了计 算与 比较 , 发现 入 塔 水 温与 淋 水 密 度 对塔 内流 场 的
影响基 本相 当。
[ 关键词] 火 电厂 ;自然通 风 湿式 冷却塔 ; 值模 拟 ;空 气动力场 ;冷却 能 力;淋 水密度 数 [ 图分 类号] K2 4 1 中 T 6 . [ 献标 识码] 文 A [ 文章 编号 ] 0 2—3 6 (0 6 1 10 3 4 2 0 )0—0 2 0 8—0 3
SV 一 0 CP v。 .5 p () 2
式 中: P C 为 每个 区的实 验 常数 的表 达式 。 ( )浮 升力 算式 为 : 2
SV 一 ( 一 l) Dg ( 3)
图 1 稳 态 时 塔 内外 压 力 场
式 中: g为重 力加 速 度 ; 是 大 气 的参 考 密度 ; 示 l D P表
冷 却塔 内的空 气动力 场对 其热 力性 能有 很 大 的影
响 。本 文建立 了大 型 自然 通 风 湿式 冷 却 塔 ( 简称 湿 冷
1 2 控 制方程 的 建立 .
流体 的控 制方 程 包括 : 续 方程 、 量 方 程 、 量 连 动 能
塔) 内空 气动 力场 的计算 数学模 型 , 图从理 论 上 对其 试
湿 空气 和水 蒸 汽 的混 合 密度 ; 为 单 元 的 体 积 ; V 是 V S
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

中英整理内陆核电厂用水系统冷却塔空气动力特性数值模拟研究1鼓风式机械通风冷却塔空气动力特性数值模拟研究赵顺安、李红莉、毋飞翔(中国水利水电科学研究院,北京100038)Numerical research on aerodynamic characteristics of the forced draftmechanical cooling towerZhao Shunan、Li Hongli、Wu Feixiang(China Institute of Water Resource and Hydropower Research, Beijing 100038 )摘要:鼓风式机械通风冷却塔常用于核电厂的重要厂用水系统,但相关设计规范并没有给出冷却塔的空气动力特性计算公式。

本文采用Fluent软件对鼓风式机械通风冷却塔的空气动力进行了数值模拟计算,对冷却塔的设计布置进行了优化,分析总结给出了冷却塔阻力计算公式。

结果表明,填料安装位置对鼓风式机械通风冷却塔整塔阻力影响不大,但会影响填料断面风速分布均匀性,填料安装高度越低,风速分布越均匀;出口收缩段的高度越高,整塔阻力越小,风速分布越均匀;出口收缩段与水平的夹角越大,整塔阻力系数越小,但变化趋势不明显,收缩角基本不影响填料断面风速分布均匀性。

关键词:鼓风式冷却塔;塔型;阻力系数;风速均匀性Abstract:The forced draft mechanical cooling tower is always used in a nuclear power plant, while the relevant design specifications have not formula about the aerodynamic characteristics of cooling tower. This paper uses FLUENT software to simulate and study the aerodynamic characteristics of the forced draft mechanical cooling tower, and optimize the design of the cooling tower, and analysis to summarize the cooling tower resistance calculative formula. The results show that the height of the fill has little effects on the whole tower resistance coefficient, but it influences the wind velocity distribution uniformity of the fill section, the lower the position is, the more uniform the wind velocity distribution is; the convergent section height is higher, the whole tower resistance is smaller and the wind velocity distribution is more uniform. The angle between convergent section and horizon is bigger, the whole tower resistance is smaller, while this trend is not obvious, it does not affect the wind velocity distribution uniformity on the fill section. Keywords:the forced draft mechanical cooling tower, tower shape, resistance coefficient, wind velocity distribution uniformity1研究背景内陆核电厂的重要厂用水的水量不大,但却影响核电厂的安全。

鼓风式机械通风冷却塔能较好地适应核电对安全性和抗震性能的要求而常被内陆核电厂采用。

鼓风式机械通风冷却塔不仅在通风方式上有别于常规的抽风式机械通风冷却塔,在塔型结构布置上也有明显差异。

我国的相关设计规范和资料对鼓风式机械通风冷却塔没有明确的设计计算方法[1~5]。

为了解塔内气流特性并对塔型进行优化,需要通过相关的研究来确定其空气动力特性。

通过物理模型试验来研究冷却塔空气动力特性是一个十分有效的手段,但是由于鼓风式机械通风冷却塔模型本身的复杂性及系统试验的塔型的变化,使模型试验研究工作量和投资都很大。

本文利用Fluent软件建立鼓风式机械通风冷却塔空气动力计算的数学模型,经过与试验结果对比验证,确定模型参数和网格数量。

研究了不同塔型条件下塔内气流分布及阻力特性,最终分析总结出了鼓风式机械通风冷却塔的阻力计算公式以及塔型与配风均匀性的关系。

阻力系数计算公式与试验结果相比偏差小于5%,可为设计提供参考。

1research backgroundThe water quantity of important water system of inland nuclear power plant is not big, but it affects the security of nuclear power plant. The forced draft mechanical cooling tower can satisfy the requirements of equipment security and earthquake resistance, so it will be used more and more in inland nuclear power plant.The forced draft mechanical cooling tower is not only different from the conventional induced draft mechanical cooling tower in ventilation way, but also has distinct difference in tower shape and structure layout. China's relevant design specifications and information on the forced draft mechanical cooling tower have no clear design method. For understanding the airflow characteristics of the tower and optimizing the tower shape, it's necessary to do some relevant research to realize the aerodynamic characteristics. It's a very effective way to establish a physical model to study the aerodynamic characteristics of the cooling tower, however, due to the forced draft mechanical cooling tower model's complexity and variability, the workload of experiment and investment is very big.This paper uses FLUENT software to build a mathematical model of the forced draft mechanical cooling tower to study the tower aerodynamic characteristics, and after comparing with the experimental results to determine the model parameters and grid number. It studies the airflow distribution and resistance characteristics in the conditions of different tower shapes, and analysis to summarize the cooling tower resistance calculative formula and the relationship between tower shape and airflow distribution uniformity. The difference of computational resistance coefficient and the experimental results is less than 5%, it can provide a reference for design.2数学模型及计算方法2.1 空气流场控制方程塔内外流场为等温、不可压流动,其控制方程包括连续方程、动量方程,并选用«Skip Record If...»双方程湍流模式对方程进行封闭,各方程可写为统一形式:«Skip Record If...»(1)式中:«Skip Record If...»为空气密度,kg/m3;«Skip Record If...»为空气流速,m/s。

各控制方程的变量«Skip Record If...»、扩散系数项«Skip Record If...»与源项«Skip Record If...»如下表1。

表1 控制方程中各变量代表参数其中生成项«Skip Record If...»;«Skip Record If...»为空气分子粘性系数;«Skip Record If...»为压力;«Skip Record If...»为紊流粘性系数,由动能«Skip Record If...»和紊动耗散率«Skip Record If...»求出:«Skip Record If...»,«Skip Record If...»为经验常数;«SkipRecord If...»和«Skip Record If...»分别为«Skip Record If...»和«Skip Record If...»的紊流普朗特数。

相关文档
最新文档