申请/专利权人：中国水利水电科学研究院

申请日：2024-01-29

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117892659A

主分类号：G06F30/28

分类号：G06F30/28;G06F30/25;G06F113/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.03#实质审查的生效;2024.04.16#公开

摘要：本发明涉及一种波流共同作用下电厂取水堵塞物相对密集度计算方法，包括，建立大范围海域水动力数学模型；水动力模型的潮流验证；建立大范围海域波浪数学模型；波浪模型验证；建立波浪与潮流共同作用条件下的粒子追踪数学模型；电厂取水明渠口门特定区域的堵塞物相对密集度计算。本发明针对滨海核电厂为研究对象，建立大范围海域二维水动力数学模型和波浪数学模型，采用示踪粒子方法研究波浪和潮流共同作用下漂浮物的运移轨迹，分析漂浮物在电厂取水明渠口门近区水域内的分布情况，统计特定区域内的粒子数，计算该区域内的粒子相对密集度。比较来自不同施放源的粒子在电厂取水口门不同区域的相对密集度，评估电厂取水堵塞风险。为核电厂取水安全防护措施的规划和设计、清理运维提供科学依据。

主权项：1.一种波流共同作用下电厂取水堵塞物相对密集度计算方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：步骤1，建立大范围海域水动力数学模型：根据电厂取排水工程所在海域的位置、岸线及水下地形等条件确定模型范围，建立适用于工程海区流场模拟计算的大范围海域水动力数学模型，平面直角坐标系下模型的控制方程如下：连续方程：运动方程：x方向： y方向： 上式中：t为时间，x，y为笛卡尔坐标；η为水位，h＝d+η为总水深，d为静水深；为x方向的水深平均速度，为y方向的水深平均速度：u为x方向速度；v为y方向速度；z为笛卡尔坐标；us为源在x方向的排水速度；vs为源在y方向的排水速度；f为柯氏力参数；f＝2Ωsinφ，其中：Ω为旋转角速度，φ为地理纬度；g为重力加速度；ρ为水的密度；ρ0为参考水密度；pa为大气压力；τs＝τsx,τsy为水面风应力，ρa为空气密度，cd为空气阻力系数，水面上空10m处风速；τb＝τbx,τby为底部应力，cf为阻力系数，床底上部流速；sxx,sxysyy为波浪作用的辐射应力分量，通过波浪模型计算得到；A为涡粘性系数；S为源汇项；步骤2，水动力模型的潮流验证：通过对厂址近区潮位、潮流的流速和流向的实测值与计算值的比较，进行水动力模型的验证，确保模型的可靠性；步骤3，建立大范围海域波浪数学模型：建立适用于工程海区波浪模拟计算的大范围海域波浪数学模型，平面直角坐标系下模型的控制方程如下： 其中Nx,σ,θ,t为波作用密度；σ为相对角频率；θ为波向；为梯度算子；为波群的推进速度，cx、cy为波浪在x、y方向上的传播速度分量，cσ、cθ为波浪在σ、θ方向上的传播速度分量，可由下列公式计算： 其中：k为波数；kx、ky为波数矢量在x、y方向上的分量；h为总水深；Ux、Uy为速度矢量在x、y方向上的分量；cg为波群速度；s为沿θ方向的坐标；m为垂直于s的坐标；Sw为谱密度表示的源函数，Sw＝Sin+Snl+Sds+Sbot+Ssurf；Sin为风输入的能量；Snl为波与波之间非线性作用引起的能量损耗；Sds为白帽引起的能量损耗；Sbot为底部摩阻引起的能量损耗；Ssurf为由于水深变化引起的波浪破碎产生的能量损耗；波浪辐射应力的计算公式如下： 式中：E为波能，H为波高；n为波能传播率，cg为波群速度，c为波速；步骤4，波浪模型验证：通过对厂址近区实测波况与计算值的比较，进行波浪模型的验证，确保模型的可靠性；步骤5，建立波浪与潮流共同作用条件下的粒子追踪数学模型：以波浪和潮流共同作用下的水动力模型为基础，采用示踪粒子的方法，建立漂浮物运移轨迹模拟的粒子追踪数学模型；模拟计算中主要考虑水流的携带作用，粒子运动轨迹模拟控制方程如下：dXt＝at，Xtdt+bt，Xtξtdt式中：Xt为t时刻粒子位置；at，Xt为波浪和潮流共同作用产生的漂流移动项；bt，Xt为分子运动、湍流产生的扩散项；ξt为随机数；步骤6，电厂取水明渠口门特定区域的堵塞物相对密集度计算，评估电厂取水堵塞风险：模拟波浪和潮流共同作用下厂址工程海区内来自特定施放源的粒子的运移轨迹，分析粒子在电厂取水明渠口门近区水域内的分布情况，统计特定区域内的粒子数，计算该区域内的粒子相对密集度；比较来自不同施放源的粒子在取水口门不同区域的相对密集度，评估电厂取水堵塞风险；所述的粒子相对密集度定义为来自某一施放源的粒子在某一区域内单位水体的粒子数与当前该施放源已投放粒子总数的比值： 式中：i＝1,2…,m为粒子施放源的编号；j＝1,2…,n为取水明渠口门特定区域的编号；δij为来自i粒子施放源的粒子在j区域的相对密集度；kij为来自i粒子施放源的粒子进入j区域内的粒子个数；Ki为i粒子施放源已投放的粒子总个数；υj为j区域的体积因子，定义为Vj为j区域的水体体积。

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权利要求：

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