冷卻水模型試驗

火電、核電或其他工業冷卻水在水庫、河道、 港灣等各種水域中運動的水力模型試驗。冷卻水模型試驗成果可用來解決冷卻水工程布置、水溫預報和熱影響評估問題。

基本介紹

• 中文名：冷卻水模型試驗
• 外文名：coolingwatermodeltest

特性

這種熱力-水力模型較之一般水工、河工模型主要不同之處在於模型中增加了溫度變數。水流溫差的存在會影響水域流態，而這種溫差的形成和變化，不但決定於流體的物理性質，還決定於水域一系列邊界條件，特別是水面的氣象條件。因此，冷卻水的模型試驗，要求具有溫差的水體作為試驗流體，並要求影響水域溫度場的各個因素的相似。

分類

冷卻水的模型相似條件包括較多物理變數，其比尺關係在各個相似條件中要求不盡相同，在實用時必須根據試驗任務，從具體情況出發，放棄次要因素來滿足主要相似條件。按試驗要求重點的不同，可將模型大致分為兩類。

研究工程整體方案比較、環境影響的冷卻水模型

試驗重點是大範圍受熱水域的整體流態、溫度分布和散熱能力，一般是研究工程整體方案比較、環境影響的冷卻水模型。

研究排、取水口工程布置的冷卻水模型

試驗重點是排、取水口地區的進出流流態、局部摻混和局部地區溫度場，一般是研究排、取水口工程布置的冷卻水模型。

模型特性

無論哪一類模型都要求滿足模型與原型密度弗勞德數的相等，即

式中，u為流速；z為水深；為水體密度；為由溫差引起的水體密度差；g為重力加速度；下標r表示原型與模型的比值。

第1類模型著重要求大面積水域流動及水面散熱的相似，模型應是幾何變態。第2類模型著重要求邊壁幾何條件、局部摻混擴散的相似，模型應是幾何正態。實際上，在同一模型中，或多或少同時存在著性質不同的兩區，急變區（近區〉和緩變區（遠區）。由於兩者的相似要求並不統一，試驗成果一般帶有縮尺誤差。因此，對重要的工程研究，最好取用不同比尺的幾個模型，常常是同時進行整體變態模型和局部正態模型的試驗，試驗資料互為條件，互作補充。

冷卻水模型試驗的儀器設備與水工模型試驗的常規儀器設備基本相同，只是增加熱水供應系統和水溫的量測、控制系統。

模型相似有待解決的問題主要是：模型幾何變態、風吹水面、環境氣象條件變化等對試驗成果的影響和對其縮尺效應的確切估計。

發展與套用

隨著計算技術的發展，由於數值模擬固有的迅速性、經濟性和功能多樣性的優點，愈來愈多的大水域遠區問題已由數學模型來解決，與物理模型試驗配合，各取其長；不同耦合深度的合交模型（hhybridmodel）已更多地套用於複雜的冷卻水運動研究，一般是由熱力水力模型進行近區小水域的模擬，用數學模型進行遠區大水域的模擬，通過兩者在結合邊界上互相能動聯繫，耦合一起。

熱力、水力模型，迄今有著很大的套用價值和發展餘地，關鍵在於模擬理論、模擬技術的不斷開發和改進。首先是要進一步開展對溫差水體運動的模型相似性問題的研究。從模型本身來說，目前總的趨勢是向大（模型大）、精（量測量）、多（模擬量多、用途多）方向發展。在模擬內容方而，冷卻水的受注水域中，除潮汐流外，增加風生流、沿岸流、泥沙輸運的模擬；水體介質上，在模擬不同溫度水體的同時，增加不同含沙濃度渾水、清水和不同含鹽濃度海水、淡水的模擬；在量測手段上，除提高量測精度外，提高合交界面控制系統的自動控制水平；在研究方法上，更多強調熱力--水力模型試驗與數值模擬，系統試驗播本研究三者的有機結合和原型實測資料的對比檢驗。