某内陆核电厂冷却塔雾羽对环境要素变化的响应分析

 冷却塔雾羽扩散直接影响冷却塔周围区域居民生活环境,是内陆核电厂散热系统运行环境影响评价时首要考虑的重要问题。应用冷却塔环境影响评价模型（SACTI）,针对不同环境温度和风速变化情景下自然通风冷却塔雾羽特征参数进行模拟,以确定不同季节气象要素变化可能对冷却塔雾羽扩散产生的影响。研究表明,SACTI 模型预测的不同温度条件下雾羽长度发生频率随温度增高呈下降趋势;雾羽高度发生频率随温度下降呈增加趋势、随温度增高呈减少趋势;雾羽半径发生频率随温度变化呈减少趋势。不同风速条件下,雾羽长度发生频率随风速增加呈增加趋势,雾羽高度发生频率随风速增加呈减少趋势,雾羽半径发生频率随风速增加呈减少趋势。冷却塔雾羽受温度和风速影响显著,直接影响不同季节冷却塔雾羽扩散。     

内陆核电厂冷却塔对大气扩散影响的CFD模拟

 风场的时空变化和大气湍流特征是影响局地大气污染物迁移、扩散的重要因子。本文以某内陆核电厂址为背景,针对内陆核电厂址气象及地形条件的复杂性,选用三维计算流体动力学(CFD)模型Fluidyn-PANACHE,模拟气载放射性颗粒¹³⁷Cs、气溶胶¹³¹I和常规气态污染物CO在大气中的三维风场及浓度场分布情况。该方法可合理模拟内陆核电厂大型冷却塔等建筑物周围的湍流和绕流,弥补了标准高斯模型精细化程度不足的缺陷。此外,该方法也突破了常规CFD模型很难在一次计算中进行多风向模拟的局限性。计算获得的正常工况下年均大气扩散因子能反映出该厂址大气扩散的季节性差异,即秋季的平均大气扩散因子最大,因此,可考虑将换料大修等非运行工况安排在秋季进行,以降低污染强度。研究获得的年均大气扩散模拟结果与高斯混合排放模式推荐的厂址扩散参数较为一致,典型固定风向的模拟结果与风洞物理模拟结果符合较好,可为中国内陆核电厂址大气扩散研究和评价提供参考。     

冷却塔对大气扩散影响的数值模拟

利用计算流体力学模型Fluent, 模拟多个冷却塔对大气流动和湍流场的作用, 用拉格朗日随机粒子模式进一步模拟其大气扩散影响。针对一个内陆核电厂的设计方案进行模拟, 共有4个冷却塔和4个常规烟囱排放口。取当地典型风速1.5 m/s和中性边界层条件模拟ESE, SSE和SW这3个方向来流的塔体扰动情况。对应各风向各取2个排放位置进行扩散模拟并计算扩散参数。结果显示, 在扰动最小的风向条件下, 冷却塔几乎对扩散没有影响, 扰动严重时水平和垂直扩散参数可分别增大2个和1个稳定度级别, 这种影响在1 km之内最为明显。     

冷却塔对大气扩散影响的数值模拟

利用计算流体力学模型Fluent,模拟多个冷却塔对大气流动和湍流场的作用,用拉格朗日随机粒子模式进一步模拟其大气扩散影响。针对一个内陆核电厂的设计方案进行模拟,共有4个冷却塔和4个常规烟囱排放口。取当地典型风速1.5 m/s和中性边界层条件模拟ESE,SSE和SW这3个方向来流的塔体扰动情况。对应各风向各取2个排放位置进行扩散模拟并计算扩散参数。结果显示,在扰动最小的风向条件下,冷却塔几乎对扩散没有影响,扰动严重时水平和垂直扩散参数可分别增大2个和1个稳定度级别,这种影响在1 km之内最为明显。     

基于风洞试验的四塔布置超大型冷却塔风致综合受力与稳定性能

以串列、矩形、菱形、L形和斜L形5种四塔组合方案为例,基于刚体测压风洞试验获得了不同四塔布置形式下冷却塔群表面风荷载分布模式.建立了塔筒-支柱-环基的一体化有限元模型,探讨了不同来流风向角下四塔布置形式和相对位置对风致响应的影响规律.验算了塔筒局部稳定性和整体屈曲稳定性,对比分析了四塔塔群的极限承载能力.结果表明:四塔布置形式对冷却塔位移响应、筒体环向弯矩和支柱扭矩影响较大,基于响应的四塔布置形式优选方案中串列布置形式性能最优,菱形、斜L形、矩形和L形次之;串列和斜L形布置形式在稳定性能方面较其余四塔布置形式更优,而L形、菱形和矩形布置形式的临界风速分别为串列布置形式的65%,70%和60%.     

典型四塔组合特大型冷却塔群风荷载干扰效应

以在建世界最高冷却塔(220m)为工程背景,分别对单体、双塔、串列、矩形、菱形、L形和斜L型四塔组合共353个工况进行了刚体测压风洞试验.系统探讨了5种典型四塔组合方案对冷却塔群静力、动力和极值干扰效应的影响规律.采用数理统计、频谱分析等方法对干扰效应的不同影响因素和作用机理进行研究,提出了典型四塔组合考虑风向的干扰因子估算公式.从整体风荷载干扰效应角度综合定性给出四塔组合形式方案选择排序为:串列斜L形L形菱形矩形.回归分析表明,四塔组合形式的特征角度与最大干扰因子之间存在良好的线性相关性.     

核电厂海域放射性后果评价系统

 基于中国海域海流预报数据和核电厂近岸海域的高分辨率岸线及海底地形资料,建立了核电厂海域放射性后果预测与评价系统。该系统采用成熟的海流预报模型和输运扩散数值模型及直观的剂量评估方法,可对中国不同核电厂址核事故下液态放射性物质的排放进行污染物输运路径模拟,并可以在中国特定核电厂的近岸海域进行精细化3维后果评价,为应急响应行动提供决策技术支持。本文针对宁德核电厂进行了假想核事故案例计算,结果表明一般情况下模拟海域内潮流类型为半日潮流,落潮流向偏东,涨潮流向偏西,海流速度较小,扩散过程缓慢,会在近岸海域积累较高的放射性浓度。     

西北地区置换通风与混合通风空调系统的能耗比较

比较了置换通风和混合通风的特性．结合西北地区某一办公建筑，对蒸发冷却＋混合通风和蒸发冷却＋置换通风空调系统在同设计工况下进行了能耗分析．结果表明，后一种方案比前一种节省能耗39．8％；在利用室外空气免费供冷时间上，后者比前者多利用186h／a．     

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.     

常规岛主厂房通风换气方案的研究

运用雷诺平均法(RANS)对典型工况下核电站常规岛主厂房内的气流组织进行数值模拟,得到了不同条件下主厂房的通风量、工作面温度以及排风温度.通过分析4种不同通风方式的通风量和室内温度分布情况,提出了一种节能的多元通风优化方案.结果表明:数值模拟与试验测量获得的温度场基本吻合;当采用自然进风与机械排风相结合的通风模式时,各层工作地带的温度能够满足室内热舒适性要求.该方法为类似工程通风换气方案的优化设计提供参考依据.     

核电厂冷却塔布置对气载流出物扩散的影响

 分析了4种可能的冷却塔平面布局方案，分别为单一冷却塔布置、矩形布置、一字型布置以及S型布置。针对不同的布置方案，应用计算流体力学软件scSTREAM提供的RNG k-ε湍流模型，开展污染物大气扩散模拟分析。对于单一冷却塔布置，在释放点与冷却塔之间的距离段内，其污染物分布为标准的高斯分布，同时其浓度也高出其他3种布置方案1个数量级。除了S型布置方案，其他3种方案在冷却塔背风侧均形成阶跃效应。冷却塔背风侧污染物的分布中，单一冷却塔布置方案的浓度结果小于其他3种方案，主要是因为大量污染物进入到冷却塔体，然后从冷却塔顶部排出，造成其背风侧浓度急剧下降。     

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。     

水冷塔空气涡流导引装置的数值模拟

使用 FLUENT 软件, 对水冷火电厂的水冷塔换热进行了数值模拟, 解决了物模实验难 以模拟热力因素的困难。同时还对采用 “空气涡流导引装置技术 ”的水冷塔和传统水冷塔, 在不同环境风影响下的换热效率进行了对比。结果表明, 采用“空气涡流导引装置技术”的水冷塔换热效果优于传统水冷塔, 抵抗大风的能力更强。     

Cadna/A软件用于大型双曲线自然通风冷却塔噪声预测的适用性分析

大型双曲线自然通风冷却塔是火电厂和内陆核电厂主要的噪声源之一,采用合适的噪声预测软件对该类型冷却塔的噪声影响进行预测分析,对开展火电厂和内陆核电厂噪声评价工作具有重要意义。选取运行的大型双曲线自然通风冷却塔为研究对象,通过对噪声预测值和实测值的对比分析,验证Cadna/A软件在该类型冷却塔噪声预测的准确性,结果表明采用Cadna/A软件对大型双曲线自然通风冷却塔进行噪声预测是合适的。     

ANSYS在冷却塔结构设计中的应用

通过工程实例介绍了大型通用有限元软件ANSYS在双曲线冷却塔结构设计中的应用.计算分析表明:风荷载是冷却塔结构设计中的控制荷载;人字柱截面设计一般由拉弯工况控制;设计地震7度时冷却塔一般可以不作抗震验算仅采取抗震构造措施.     

不同气动措施对特大型冷却塔风致响应及稳定性能影响分析

为研究不同气动措施对特大型冷却塔结构风致强度及稳定性能的影响,以内陆某核电特大型冷却塔为例,对无气动措施和增设3种气动措施冷却塔进行刚体测压风洞试验.基于试验结果对比分析了不同气动措施下冷却塔表面平均和脉动风压特性,然后采用有限元方法进行不同气动措施下特大型冷却塔的动力特性、风致响应、局部和整体稳定性能研究,最终提炼出不同气动措施对特大型冷却塔结构抗风性能的影响规律.