Численное моделирование термогидродинамического режима долинного водохранилища : на примере Иваньковского водохранилища

• Автор: Саминский, Григорий Александрович
• Шифр специальности: 25.00.27
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 187 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Современное состояние исследований

1.1 Генетическая и морфологическая классификации водохранилищ

1.2 Термический режим неглубоких водохранилищ в безледный период

1.2.1 Тепловой баланс водохранилищ

1.2.2 Дифференциальное уравнение температурного поля турбулентного потока

1.3 Динамический режим водохранилищ

1.3.1 Движение воды

1.3.2 Описание течений в водоемах современными моделями

1.4. Течения в водоемах-охладителях

1.4.1 Водоемы-охладители на реках
1.4.2 Водоемы-охладители на естественных озерах
1.4.3. Расчет термического и гидродинамического режима водоемов-охладителей
1.5. Описание трехмерной модели
1.5.1 История модели и перспективы ее развития
1.5.2 Основные уравнения модели
1.6. Влияние изменения климата на термический режим водохранилищ
1.7 Влияние гидродинамического режима водоема на его экологическое состояние
1.7.1 Влияние турбулентного перемешивания на развитие биологических процессов в водных экосистемах
1.8. Исследование Иваньковского водохранилища
Глава 2. Моделирование Иваньковского водохранилища
2.1 Общие сведения об Иваньковском водохранилище
2.1.1 Конаковская ГРЭС
2.1.2 Иваньковское водохранилище
2.2 Измерительная аппаратура и методика проведения исследований

2.2.1 Натурные измерения и другие способы получения данных
2.2.2 Приборы использованные в измерениях
2.2.3 Методика проведения измерений
2.3 Полученные данные и их анализ
2.3.1 Результаты измерений и их анализ
2.3.2 Данные, полученные из различных баз данных и
литературы и их анализ
2.4 Верификация модели Иваньковского водохранилища
2.4.1 Сравнение результатов измерений и данных расчетов
2.4,2. Сравнение результатов расчетов и данных литературы
2.5 Моделирование Иваньковского водохранилища в условиях реальной
погоды лета 2011 года и среднемноголетнего притока воды в водохранилище
2.6. Моделирование Иваньковского водохранилища в
экстремальных метеорологических условиях
Глава 3. Моделирование Мошковичевского залива
3.1 Общие сведения о Мошковичевском заливе и результаты измерений
3.2 Модельные тесты
3.2.1 Тест на устойчивость модели, определение морфометрии
3.2.2 Тест на устойчивость модели при наличии источников
3.3 Валидация модели Мошковичевского залива
3.4. Динамическая и термическая структура Мошковичевского залива
3.5 Модельные эксперименты
3.5.1 Моделирование Мошковичевского залива с реальной погодой лета 2011 года и при отсутствии сбросов подогретых вод ГРЭС в водохранилище
3.5.2 Моделирование в условиях экстремальных погодных условий и увеличенного теплового сброса Конаковской ГРЭС
3.5.3 Влияния ветра на термический режим Мошковичевского залива
Г лава 4. Анализ турбулентной структуры Иваньковского водохранилища
4.1 Возможности модели и результаты анализа турбулентной
структуры Иваньковского водохранилища
4.2 Определение условий минимального турбулентного обмена
4.3 Турбулентная структура Мошковического залива
Заключение
Список литературы

морфометрию исследуемого водного объекта и произвольное положения водозабора и водосброса. Эти факторы являются значительными для охлаждающей способности пруда-охладителя, поэтому необходим возможно более точный их учет [19].
Точность расчетов в 1980-х годах была ограниченной, что было обусловлено прежде всего развитием ЭВМ и значительной продолжительностью расчетов небольшой сложности. Из-за этого в моделях вводились дополнительные упрощения, укрупнялся шаг временной и пространственной расчетной сетки.
Применение упрощенных уравнений термогндродннамического режима
Упрощение системы уравнений движения, неразрывности и энергии, зависит от особенностей структуры течений в водоёме-охладителе. Главнейшим фактором структуры потоков являются условия плотностной стратификации, по которым пруды-охладители делятся на глубоководные и мелкие. Когда водохранилище мелководно, то плотностная стратификация невелика и описание трехмерного поля скоростей и температуры интегрированием по вертикали можно свести к двумерному плановому. Это приведет к значительному упрощению вычислений. При этом градиентом вектора скорости по вертикали пренебрегают и считают, что профиль скорости в данном сечении определяется донным трением. Вводя указанные допущения, можно использовать уравнения Сен-Вена с добавлением уравнения энергии для удовлетворительного описания режима мелководного пруда-охладителя [40, 44].
В глубоком водоеме-охладителе вертикальная стратификация часто бывает устойчивой. В этом случае нельзя принимать нулевым градиент скорости по глубине. При устойчивой вертикальной стратификации формируется более глубокий и более холодный слой воды. В нем течения направлены к водосбросу, т.е. в противоположную направлению скорости в приповерхностном слое.
При моделировании термогидродинамического режима стратифицированного водохранилища, в котором формируется сезонный термоклин, появляются сложности с выбором граничных условий у дна и шаге расчетной сетки по вертикали. Когда в гиполимнионе вода находится в покое, то задание значимых граничных условий на дне не имеет смысла. В таких случаях выбирают некоторый горизонт, на котором скорость течения нулевая, и для него задают граничные условия. Шаг сетки по вертикали в зоне с нулевыми течениями обычно задают максимальным. В этом случае в эпилимнионе, для которого при наличии ветра характерен приток кинетической энергии через поверхность «вода-воздух», шаг расчетной сетки может быть минимальным.