[發(fā)明專利]超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔工藝設(shè)計(jì)三維仿真計(jì)算方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210319829.9
• 申請(qǐng)日: 2012-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN102867084A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱嵩;何小華;龍國(guó)慶;李波;楊志;湯東升;羅必雄;喬旭斌;匡俊;毛衛(wèi)兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;曾旻輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冷卻塔的仿真設(shè)計(jì)技術(shù)，特別是涉及超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔工藝設(shè)計(jì)三維仿真計(jì)算方法。

背景技術(shù)

超大型自然通風(fēng)冷卻塔是內(nèi)陸電廠中最為普遍的換熱裝置，隨著火電機(jī)組容量的提高以及內(nèi)陸核電的發(fā)展，需要采用超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔來滿足機(jī)組對(duì)換熱裝置越來越高的要求。內(nèi)陸核電站所用冷卻塔的淋水面積達(dá)到2×10⁴~3×10⁴，其設(shè)計(jì)尺寸已發(fā)展到塔高近220m、塔底直徑近185m，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)冷卻塔的設(shè)計(jì)尺寸。

對(duì)于超大型自然通風(fēng)冷卻塔，在環(huán)境側(cè)風(fēng)的影響下，冷卻塔軸對(duì)稱的空氣動(dòng)力場(chǎng)遭到破壞，塔內(nèi)冷源空氣也不再呈周向均勻分布。塔內(nèi)空氣流動(dòng)的三維性，必然影響到塔內(nèi)傳熱傳質(zhì)區(qū)各區(qū)傳熱傳質(zhì)強(qiáng)度，造成塔內(nèi)傳熱傳質(zhì)強(qiáng)度的非線性分布，并進(jìn)一步影響到冷卻塔總體傳熱傳質(zhì)性能。環(huán)境側(cè)風(fēng)一般會(huì)強(qiáng)化塔內(nèi)迎風(fēng)區(qū)域的傳熱傳質(zhì)效果，但對(duì)其他區(qū)域的熱力性能卻產(chǎn)生不利影響。

對(duì)于超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔，鑒于其徑向尺寸更大，塔底進(jìn)風(fēng)口附近空氣流動(dòng)的自由空間更大，進(jìn)塔空氣三維分布更易受到環(huán)境氣象條件的影響。為充分利用進(jìn)塔空氣，實(shí)現(xiàn)冷卻塔總體冷卻性能的提高，需對(duì)超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔氣-水流場(chǎng)及傳熱傳質(zhì)過程進(jìn)行三維仿真研究。而國(guó)內(nèi)外有關(guān)冷卻塔的常規(guī)分析研究方法，通常是一維方法（只考慮冷卻水和空氣參數(shù)高度方法的變化）和二維方法（可考慮氣-水參數(shù)在高度方向和徑向的變化），兩者幾乎不考慮塔內(nèi)外氣-水參數(shù)沿冷卻塔周向的變化，更無法對(duì)呈現(xiàn)三維特征的空氣流場(chǎng)、非均勻配水進(jìn)行計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)上述問題，提供一種超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔工藝設(shè)計(jì)三維仿真計(jì)算方法，能夠按照超大型冷卻塔內(nèi)部場(chǎng)流進(jìn)行三維特征的模擬。

一種超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔工藝設(shè)計(jì)三維仿真計(jì)算方法，包括：

根據(jù)超大型冷卻塔的工藝尺寸，建立所述超大型冷卻塔的三維網(wǎng)格模型，其中，所述工藝尺寸包括零米直徑、出口直徑、喉部直徑、喉部高度、塔高；

計(jì)算所述超大型冷卻塔的環(huán)境空氣參數(shù)和冷卻水參數(shù)，將參數(shù)導(dǎo)入預(yù)設(shè)的環(huán)境氣象程序；

在計(jì)算流體力學(xué)(Computational?Fluid?Dynamics,CFD)軟件中讀入所述三維網(wǎng)格模型，編譯所述環(huán)境氣象程序；

指定水溫標(biāo)量的計(jì)算區(qū)域?yàn)閭鳠醾髻|(zhì)區(qū)，設(shè)定控制參數(shù)；對(duì)所述計(jì)算域進(jìn)行初始化，進(jìn)行計(jì)算得到仿真計(jì)算結(jié)果。

實(shí)施本發(fā)明，具有如下有益效果：

與傳統(tǒng)的一、二維仿真技術(shù)相比，本發(fā)明的三維數(shù)值仿真技術(shù)有著更大的適用范圍和更小的適用條件。如下表所示。

冷卻塔一維、二維和三維數(shù)值模型的對(duì)比表

附圖說明

圖1為本發(fā)明超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔工藝設(shè)計(jì)三維仿真計(jì)算方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明超大型冷卻塔的三維網(wǎng)格模型的示意圖；

圖3為本發(fā)明超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔工藝設(shè)計(jì)三維仿真計(jì)算方法的實(shí)施例流程圖；

圖4為本發(fā)明超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔工藝設(shè)計(jì)三維仿真計(jì)算方法的實(shí)施例示意圖之一；

圖5為本發(fā)明超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔工藝設(shè)計(jì)三維仿真計(jì)算方法的實(shí)施例示意圖之二。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

二維及擬二維數(shù)值仿真計(jì)算方法，可以在無環(huán)境風(fēng)、無環(huán)境建筑影響以及冷卻塔穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，提高冷卻塔熱力計(jì)算的精度而不較大增加熱力計(jì)算的時(shí)間。它采用計(jì)算流體力學(xué)方法，塔內(nèi)空氣流動(dòng)采用軸對(duì)稱定常不可壓縮二維雷諾時(shí)均方程，采用k-ε雙方程湍流模型對(duì)雷諾應(yīng)力進(jìn)行封閉。控制方程如下：