【摘要】：我國沿海地區(qū)分布有大量的火/核電廠,且普遍采用海水作為冷卻水源的直流供水系統(tǒng)。由于海水潮位受季節(jié)和潮汐的影響會不斷變化,電廠排水虹吸井溢流堰的跌水高度也會隨之而改變。當(dāng)外海潮位較低時,較大的跌水高度使得虹吸井溢流堰下泄水流產(chǎn)生較多的卷吸摻氣,其中一部分氣泡會隨著水流漂向外海,并在一定條件下形成泡沫,造成視覺與嗅覺污染。隨著我國核電建設(shè)的大力發(fā)展以及環(huán)境保護問題日益受到重視,電廠虹吸井排水消泡問題也越發(fā)重要并受到廣泛的關(guān)注。對于電廠虹吸井消泡問題的研究,通常采用物理模型試驗的方法。模型試驗雖然可以直觀反映摻氣摻氣情況,但存在縮尺影響,加之受到摻氣濃度量測手段等的限制,因而難以獲得可準(zhǔn)確地反映工程實際的數(shù)值。與此相比,數(shù)值模擬方法理論上更加直觀、有效,可以彌補上述的缺陷,但目前對于虹吸井消泡問題的數(shù)值模擬尚沒有相關(guān)的研究與實踐,對復(fù)雜的氣、水兩相流問題認(rèn)識以及模擬方法等方面尚存在較大的困難以及局限性。本文依托工程實際,采用物理模型試驗與數(shù)值模擬方法相結(jié)合的方式,對不同控制條件下虹吸井溢流堰跌水摻氣變化規(guī)律進行了研究與探索。主要研究成果如下:(1)明確提出了虹吸井水流摻氣問題的核心(重點關(guān)注對象)是堰后段水流漩滾消能過程中水體卷吸作用所帶來的摻氣效應(yīng);通過物理模型試驗與數(shù)值模擬分析相結(jié)合的方式,總結(jié)分析了不同堰型、單寬過流量、跌水高度、堰后水深等對虹吸井堰后段水體摻氣沿程變化規(guī)律等的影響。模擬研究成果較之以往更好地反映了工程實際情況,為虹吸井防泡、消泡設(shè)計原則的提出奠定了基礎(chǔ)。(2)采用FLUENT中的VOF模型和標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型首次探索性地開展了虹吸井溢流堰跌水摻氣問題模擬計算工作,數(shù)值模擬計算與模型試驗堰后段水體摻氣沿程變化規(guī)律接近,既數(shù)模計算可以近似地反映虹吸井過堰水流跌水摻氣影響的基本變化規(guī)律。模擬計算結(jié)果可為排水虹吸井消泡措施初步的優(yōu)選提供參考依據(jù)。(3)基于物模試驗與數(shù)模計算綜合分析結(jié)果并參考類似工程實踐經(jīng)驗,從電廠虹吸井防泡、消泡要求以及工程的經(jīng)濟性、可實施性角度,初步總結(jié)提出了虹吸井溢流堰型式、單寬過流量、跌水高度、堰后水深、堰后段長度等選擇的基本原則或要求,為排水虹吸井消泡設(shè)計以及相應(yīng)研究工作的順利開展提供了參考依據(jù),也為今后電廠排水虹吸井設(shè)計導(dǎo)則或規(guī)程的編制奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：中國水利水電科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM62;TV65
【圖文】：

摻氣水流一般分為自摻氣水流和強迫摻氣水流兩種Ｗ，虹吸井溢流堰跌水摻強迫摻氣水流。這種水流的特點是，水流的流速并不一定會很快，但常常面紊動與摻混。通常水流只在一定范圍內(nèi)摻氣，水流遠(yuǎn)離擾動區(qū)后，摻雜的空逸出［５］。電廠虹吸井排水基本采用溢流堰跌水出流方式。跌落水體一般會經(jīng)過程：①跌落時，水流與空氣接觸，水流下落過程會挾帶一部分空氣；②跌間相互摻混，在入射點和射流沖擊點卷吸大量的氣體；③水流沖擊底板后折３逡逑

摻氣水流一般分為自摻氣水流和強迫摻氣水流兩種Ｗ，虹吸井溢流堰跌水摻強迫摻氣水流。這種水流的特點是，水流的流速并不一定會很快，但常常面紊動與摻混。通常水流只在一定范圍內(nèi)摻氣，水流遠(yuǎn)離擾動區(qū)后，摻雜的空逸出［５］。電廠虹吸井排水基本采用溢流堰跌水出流方式。跌落水體一般會經(jīng)過程：①跌落時，水流與空氣接觸，水流下落過程會挾帶一部分空氣；②跌間相互摻混，在入射點和射流沖擊點卷吸大量的氣體；③水流沖擊底板后折３逡逑

遼寧紅沿河核電廠排水消泡采取“閉氣”、“弱化水流”等手段，將一級跌水改為多逡逑級跌水，每一級跌水的跌坎是上一級跌水的承接、消力池，即利用跌水形成的“水簾”逡逑來封閉下層流道，減小下級摻氣量，見圖１．４。試驗結(jié)果表明：排水出流跌水的水簾效逡逑應(yīng)有效地擴大了可兼顧消能、消泡要求的工作水位范圍，在最低平均潮位與最高平均潮逡逑位間可較好地滿足排水消能、消泡要求。同時，利用上層水體消力箱以及攔泡墻等的多逡逑重消泡、攔泡作用，可有效地解決水體中泡沫向下游漂移等問題。逡逑“水簾區(qū)＾Ｐ邋７川￣＂＾＝逡逑圖１．４遼寧紅沿河核電廠ＣＣ排水虹吸井布置圖逡逑防城港核電廠排水消泡采用多級跌水與底孔出流相結(jié)合的方法，減少水流跌落過程逡逑產(chǎn)生的卷吸摻氣，實現(xiàn)抑泡效果。但為了保證堰上水位，以及受到外海潮位的變化，底逡逑孔出流量大幅受限，跌水摻氣不可避免，仍有大量的泡沫產(chǎn)生并被攜帶至外海，而且其逡逑９逡逑

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本文編號：2765158