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我国火、核电厂的热废水通常以浮射流的方式排入环境受纳水体。为预测火、核电厂冷却水温排放在环境受纳水域中的掺混扩散规律,研究热污染的影响范围,通常采用物理模型或数值模拟的方法,分析排放口附近水域的流场和温度场分布规律。在前人研究成果的基础上,本文采用粒子图像测速(PIV)系统,运用模型试验和数值模拟相结合的方法分析研究了存在密度差的环境流体中矩形孔口热射流近区的水力特性。
模型试验研究中,采用PIV系统对排水口近区的速度场进行了量测,并详细分析了不同工况下的流速场分布特性及其影响因素。
数值模拟计算中,利用κ-ε紊流模型建立了浮射流的数值模型——重组化群κ-ε(RNGκ-ε)紊流模型,并用有限体积法和SIMPLE法进行模型方程的求解。采用该模型对与试验工况相同的复杂三维流场进行了数值模拟,计算结果与试验结果吻合较好。同时,采用该模型模拟计算了相应的温度场分布,并进行了分析,得出一些有用的结论。
本文所采用的RNGκ-ε紊流模型能够比较精确地模拟存在密度差的环境流体中矩形孔口热射流的水流状况,对研究电厂温排水注入近海域有一定的实用价值,并能为冷却水工程提供理论分析依据。