不同核电厂址机械通风冷却塔雾羽大气扩散特征研究

 机械通风冷却塔雾羽扩散是内陆核电厂重要厂用水系统环境影响评价时首要考虑的重要问题,直接影响核电厂机械通风冷却塔附近大气环境。以江西彭泽和吉林靖宇内陆核电厂址为研究对象,应用冷却塔环境影响评价模型SACTI 模拟预测不同厂址、不同冷却塔设计和不同布局方案情景下机械通风冷却塔雾羽扩散特征,以确定不同厂址环境特征和冷却塔设计可能对机械通风冷却塔雾羽扩散产生的影响。结果表明,不同机械通风冷却塔设计情景下,一机四塔比一机两塔方案引起的雾羽扩散环境影响范围广,雾羽长度范围后者约为前者的2.1 倍,雾羽高度范围后者约为前者的1.3 倍。不同冷却塔布局方案情景下,一机两塔情景下线性排列和平行排列方案主要影响近场雾羽长度分布和高处雾羽高度分布,一机四塔情景下两种排列方案主要影响远场雾羽长度分布和低处雾羽高度分布。不同厂址情景下,一机两塔方案2 个厂址雾羽扩散差异最大,一机四塔方案2 个厂址雾羽扩散差异最小。     

混合颗粒点源扩散风洞试验研究

针对沙尘的扩散问题开展了沙粒点源扩散风洞实验,结果显示沙粒经点源扩散后质量沿高度的分布服从高斯分布,这与已有点源扩散研究结果一致.随着风速的变化,沙粒垂向扩散的中心高度随风速的平方呈反比,均方差随风速呈反比;随着与点源距离的增加,中心高度呈线性减小,均方差呈线性增加.同时,根据实验结果给出了点源扩散分布质量沿高度分布的中心高度和均方差随风速、粒径和扩散距离的表征方程.此外,分析结果还表明混合沙粒扩散后不同高度处的平均粒径随高度呈线性递减,这与已有的野外沙尘暴期间的粉尘粒径观测结果是一致的.     

植被条件对近地表风速垂线分布的影响

本文对有无植被时近地表风速垂线分布进行了对比,定量地研究了植被条件对近地表风速垂线分布的影响,确定了不同植被条件与风速减小率之间的关系.通过研究发现:不同高度上的风速减小率随着植被模型行距或株距的增加均呈减小的趋势,高度为10cm和5cm的植被模型,其4cm高度的风速减小率均随行距和株距的变化均服从相似的指数函数形式,通过对比拟合曲线方程系数可知,株距的变化对风速的改变影响更大.不同高度上的风速减小率随植被侧影盖度均呈指数递增的趋势,通过两种高度的植被模型之间的对比可知,植株高度较高,密度较小植被的防风蚀效果可由植株高度较矮、种植密度大的植被达到.     

基于扩散系数变化的致密储层水平井CO2吞吐产能预测模型

针对致密油油藏水平井CO2吞吐产能预测缺少合适计算模型的现状.通过建立CO2扩散区和非扩散区的复合流动模型,考虑原油在不同区域的黏度差异,提出了水平井CO2吞吐单井产能预测解析模型,推导出基于CO2扩散影响的致密油藏水平井产能预测的数值模型.研究表明:无因次扩散距离与扩散系数和扩散时间均呈正相关;采油指数与扩散系数呈正相关,增加幅度随扩散系数的增大而减缓.对单一扩散系数而言,井距越短采油指数越大,并随黏度不断降低而单调增加;水平井的井距和水平段长度对采油指数影响较大.通常情况采油指数随扩散半径的增大而单调增加,井距越小扩散半径对采油指数的影响越大;采油指数与水平段长度呈正相关,水平段长度为350 m的采油指数是长度为100 m的2.52倍.水平井水平段长度越小扩散半径对采油指数的影响增大.     

青藏高原参考蒸散发时空变化特征及影响因素

本研究基于青藏高原75个气象站点1970-2009年的地面气象观测数据,根据Penman-Monteith模型估算了高原参考蒸散发(ETref),分析了高原ETref的年、季节及月变化趋势,发现高原年和季节ETref呈明显下降趋势,年下降趋势为-0.6909mm/a;具有最大减少值的季节是4-6月,平均-0.1978mm/年,随后依次为7-9月,1-3月和10-12月.去趋势分析表明,风速的下降和净辐射的减少是ETref减少的主要原因;敏感性分析表明ETref对净辐射的变化最敏感,其次是相对湿度、风速和气温.     

乌兰布和沙漠东北缘绿洲防护林体系防风阻沙能力研究

沙漠地区不同下垫面特征直接影响沙尘的输送过程.在乌兰布和沙漠东北缘沙漠-绿洲过渡带和绿洲内部分别建设风沙监测塔,并获取2018年春季(3—5月)的风速和沙尘数据,对沙尘传输的差异性进行对比分析.结果显示:在沙漠-绿洲过渡带和绿洲内沙尘水平通量随高度变化均呈幂函数分布;沙尘水平通量在沙漠-绿洲过渡带随高度增加显著降低,而在绿洲内呈现平缓增加趋势;沙尘水平通量从沙漠-绿洲过渡带至绿洲内部减少约一半;绿洲内部起沙风频率比沙漠-绿洲过渡带降低了一半左右,绿洲防护林明显削弱了过境风速、减少了起沙风的持续时间,防风阻沙效果明显.     

青藏高速公路宽幅路基温度场模拟分析

运用ABAQUS及其二次开发平台,建立了多年冻土地区路基温度场有限元分析模型.运用该模型对低等级公路窄幅路基和高等级公路宽幅路基温度场进行对比分析,对宽幅路基融深变化规律进行了研究.结果表明:不同宽度路基温度随时间均呈周期变化,但每年平均温度呈现总体上升的趋势,且在相同的时间条件下,随着宽度的增加,温度不断上升,但增加幅度逐渐降低;路基中心线处融深随宽度的增加呈三阶段上升趋势,路肩处融深随宽度的增加呈直线上升趋势,坡脚处融深随宽度的增加而增加,但变化幅度很小;增加宽幅路基高度可以在一定程度上起到保护冻土的作用,但路基高度增加到一定值后,继续增加高度对提高冻土上限作用不明显.     

热电厂烟塔合一排烟对住宅小区环境影响研究

使用计算流体力学软件Fluent建立数值风洞模型,开展针对热电厂排烟冷却塔排放的污染物对周边住宅小区影响的研究。结果表明,数值风洞模型能较好地模拟排烟冷却塔下风向速度流场、湍流强度场及污染物扩散规律。受排烟冷却塔塔体的影响,排烟冷却塔的下风向存在湍流运动剧烈的区域,该区域会导致排烟冷却塔排放的烟气发生下洗现象。风速越高时,电厂排烟冷却塔排放烟气发生的下洗现象就越明显,同时小区内污染物浓度也随着环境风速的增加而增加。     

基于大涡模拟超大型冷却塔施工期 风荷载时域特性分析

现有冷却塔风荷载研究成果均忽略了施工期的影响,以国内在建世界最高220 m超大型冷却塔为对象,基于大涡模拟(LES)方法获得了施工期冷却塔周围流场信息和三维气动力时程,并将成塔平均风压分布结果与规范及实测曲线进行对比验证了数值模拟的有效性.在此基础上,对比分析了冷却塔施工期平均风压分布规律和流场特性,并基于不同工况下冷却塔周围速度和涡量变化提炼出施工期流场特性与作用机理,揭示了施工期冷却塔脉动风压、极值风压、升/阻力系数及测点间相关性的分布规律,最终基于非线性最小二乘法原理给出了随高度变化的极值风压拟合公式.研究结果表明,端部效应的影响使冷却塔负压极值随施工高度增加由-3.91升至-1.75后降至-2.28,升力系数随施工高度增加逐渐减小,而阻力系数呈先减小后增大的趋势,脉动风荷载的相关性随高度变化先增强后变弱.主要结论可供此类大型冷却塔施工期设计风荷载取值参考.     

海藻酸钠溶液流变性的浓度依赖性

采用AR—1500ex流变仪对不同质量分数海藻酸钠溶液的流变性能进行研究,探讨了溶液流变性的浓度依赖性问题。结果表明,非牛顿指数随海藻酸钠溶液质量浓度的增加而下降,表观黏度、动态黏度、稠度系数、结构黏度指数、黏流活化能随其质量浓度的增加而呈上升的趋势;损耗模量和贮能模量随频率的增加而增加,随温度的升高而下降;损耗因子和动态黏度随频率的增加而呈下降的趋势。     

奥里油电厂烟羽传输与扩散的数值模拟

奥里油燃烧后的排放物温度以及SO2浓度比较大,为了对电厂周围环境质量进行分析,采用CFD软件进行模拟。模拟了奥里油电厂高架连续点源的烟羽传输与扩散, 根据湛江市有代表性的年平均气象数据,采用Fluent软件分析了不同大气风速和湍流度下奥里油电厂烟羽传输与扩散的特殊规律, 给出了描述大气污染的两个重要参数最大落地浓度及离源距离和烟羽中心线抬升高度及离源距离的下风向沿程变化情况。数值计算结果与烟气扩散理论和经验数据是相符合的, 所以该模型可以较好的模拟奥里油电厂烟羽的传输与扩散的特殊性,从而为该电厂的环境影响评价提供依据。     

运行条件对自然通风湿式冷却塔性能影响的实验研究

为研究得到湿式冷却塔最佳运行工况,搭建了自然通风湿式冷却塔实验系统。在保证结构参数不变的情况下,通过改变循环水进塔水温、循环水流量、环境大气干球温度、相对湿度等因素,研究得到不同运行条件下冷却塔性能的变化规律,并对其分析优化,从而取得高性能的运行工况。研究结果表明:在设定工况下,循环水流量对冷却性能几乎没有影响;循环水进塔温度高有利于增大冷却温差和冷却效率,但超过某特定值冷却效率趋于平缓;提高环境空气干球温度冷却温差和冷却效率逐渐减小,且进塔水温越高,环境干球温度的影响越大;空气相对湿度增大将导致冷却性能和冷却效率显著下降;随着侧风风速的增大,冷却性能先减小后增大,存在临界风速值。     

风-雨共同作用特大型冷却塔表面风荷载与作用机理

强风暴雨极端气候条件下,暴雨会直接影响塔筒表面气动力并改变脉动风的湍流特性,而传统研究大多仅关注风单向驱动雨对于结构表面的冲击力.为解决该问题,针对中国已建成的高为210.0 m的超大型冷却塔,首先基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)手段采用连续相和离散相模型分别展开风、雨场的模拟计算.在此基础上,揭示风雨场雨滴运行速度和轨迹的作用机理,并针对9种不同风速和降雨强度组合的塔筒内、外表面风雨荷载,雨压以及等效压力系数等展开定性和定量的对比分析.提出的超大型冷却塔风雨等效内、外压系数可以很好地预测此类极端条件下的表面荷载取值.     

运行状态下超大型冷却塔内表面风荷载的数值模拟研究

对运行状态下的某超大型双曲冷却塔的内表面平均风压进行了CFD数值模拟.在计算流体动力学软件基础上进行二次开发,采用DPM模型结合UDF函数方法加入源项来研究某超大型冷却塔内表面平均风压分布;塔中水相采用了拉格朗日方法模拟,而空气相采用欧拉方法模拟,较好地实现了冷却塔运行状态下的内外流场计算及其与传热传质的耦合计算,分析了运行状态下冷却塔横风向来流时的内压分布规律.无侧风工况下计算结果显示,塔运行过程中的内表面压力对称性良好,出水温度与实测结果相符,验证了本文提出的塔运行过程中的传热传质计算方法的正确性.侧风工况下得到塔内压力系数沿高度方向相应变大,而沿纬向变化不明显.同时讨论了中国规范对内表面压力系数的取值不完善之处,给出了建议取值,为超大型冷却塔设计过程中的内压计算提供方法和依据.     

张拉整体塔结构风荷载时程模拟及风振分析

为研究张拉整体功能性建筑，比较分析了5种不同的风速功率谱函数，得知张拉整体塔结构的风荷载计算在一定高度内可以不考虑风速谱的变化；模拟了张拉整体塔结构不同高度处的风速时程，并转化为风荷载时程；对在465 MPa初始预应力状态下的结构进行了风振分析，得知其风振响应较小；比较分析了不同初始预应力下结构的风振响应，得知3种杆件的动静比都随预应力增大而增大，在一定范围内的不同初始预应力下结构各节点最大位移基本相等．     

考虑流固耦合的变截面圆柱壳钢塔风振分析

为了明确变截面圆柱壳钢塔的风振响应规律,基于流固耦合理论建立有限元计算模型,采用自回归模型(autoregressive model, AR)法对不同重现期基本风压对应的脉动风速进行了模拟,成功利用数值风洞方法计算了变截面圆柱壳钢塔在脉动风作用下的动力响应,并通过现场风振监测对数值结果的可靠性进行了验证。结果表明：在脉动风作用下,位移响应幅值沿着高度方向逐渐增大,风速越大,结构的位移响应越大,其中50年与100年重现期风速作用下结构响应差别较小,总体上没有超过结构的位移限值。应力沿高度方向逐渐减小,且在变截面位置存在应力突变的现象。风速越大,应力越大,沿着高度方向应力的差别越来越小,其中50年与100年重现期风速作用下超过脱硫塔在工作温度下的材料许用应力值(113 MPa)。因此,对于该类钢塔的抗风性能评估,底部和变截面处以应力控制为主,顶部以位移控制为主。     

风电机组塔筒结构绕流风场的数值模拟研究

为研究风电机组塔筒结构的气动力特性,基于ANSYS软件,建立了塔筒结构的简化模型并对其进行绕流风场的数值模拟分析,主要探讨了塔筒结构表面风压分布特征,风场风速、湍流度及不同高度比对塔筒表面风压分布的影响.结果显示,圆锥塔筒结构背风面在绕流作用下沿高度方向由上向下形成连续几个回流区,导致背风面受到正压作用;不同风速只有对塔筒背风表面压力大小有较之明显影响,而对塔筒迎风面及侧风面压力大小影响很小;湍流强度对模型表面风压系数大小有不同程度的影响,随着湍流强度的增加,模型侧面(大部区域)、背风表面的压力绝对值相应减小;不同高度比对模型表面风压分布有显著影响.研究结论可为风力发电机塔筒结构的设计提供参考.     

Sea surface temperature record from the north of the East China Sea since late Holocene

Using the alkenone paleotemperature index U37^k, a high-resolution sea surface temperature （SST） record since 3600 a BP was reconstructed from the mud area in the north of the East China Sea. Combining with the grain size distribution curve of sensitive grain size group, which may reflect the East Asia Winter Monsoon activity, the palaeoenvironmental evolution cycle throughout the late Holocene in the area was obtained. The marine environment evolution during the last 3600 years displays a five-stage trend. （1） Temperature descending period from 0.85 cal. ka BP to present. The maximum temperature decrease amplitude is 2℃. The winter monsoon intensified and ＇Little Ice Age＇ were recorded in this period. （2） Warming period from 1.90 to 0.85 cal. ka BP. The mean temperature increase amplitude is 0.8℃. The Sui-Tang warming period was recorded at about 0.85--1.35 cal. ka BP and a prominent cooling event was recorded at 1.4 cal. ka BP in this period. （3） Temperature descending period from 2.55 to 1.90 cal. ka BP. Temperature cooling amplitude is 0.9℃. This period is coincident with an integrated temperature circle recorded in the Antarctic ice core, with the temperature changes from a slow cooling stage to a rapid warming stage. （4） Temperature comparatively stable with a little ascending period from 3.2 to 2.55 cal. ka BP. Temperature warming amplitude is 0.3℃. This period is coincident with the temperature fluctuant ascending period recorded in Antarctic ice core. （5） Temperature comparatively stable with little descending period from 3.6 to 3.2 cal. ka BP. This period corresponds with the temperature fluctuant cooling period recorded in Antarctic ice core. Basically, those five periods were coincident with the Antarctic ice core record. During the global cooling stage, the SST change in the continental shelf sea can be adjusted simultaneously.