大规模的三维数值模拟自由面流动与传热传污染物在水库

文摘

大型水库的温度分布和污染物分布一直是一个热点领域的液压和环境学,和三维数值模拟可以有效地模拟温度场之间的相互作用,浓度场和流场需要提出。double-diffusive对流晶格玻尔兹曼方法加上单相流体的体积模型模拟传热传污染物在大规模自由表面流动。耦合模型是用来模拟double-diffusive立方腔自然对流,水库的温度分布模型。对俩散机制、重力下沉流和温度和污染物再分配过程的复杂性进行了分析。好协议之间的模拟结果和参考数据验证的准确性和有效性,提出了耦合模型在研究自由表面流动与传热传污染物。最后,流动状态的时间和空间变化,水温分层、污染物传输的up-reservoir抽水蓄能电站由该模型模拟和分析。获得变化的流场与观测的物理模型试验和实际工程。此外,模拟温度场和浓度场也符合一般规则,这表明耦合模型模拟温度的可行性和污染物分布问题现实的水库和显示其良好的工程应用前景。

1。介绍

大量的大型水库建在中国。到2017年,有732个水库的水量超过1亿立方米(1]。水库发挥着至关重要的作用在水力发电,防洪,导航,渔业等综合效益。然而,水温分层和污染物积累广泛存在于这些巨大的水库,导致生态环境的不利影响(2]。因此,研究温度和污染物以水库、有效和准确的数值模型,模拟传热传污染物在大规模自由表面(LS-FS)流需要提出,这有利于和谐液压发展和生态保护3]。

目前,一般方法研究LS-FS流动传热传污染物主要是二维(2 d)数值模型,特别是浅水方程耦合对俩散方程模拟平面流问题[4,5]。二维数值模拟一直是最常用的分析方法之一的大规模流动与传热传污染物,如流在水库6)、湖泊(7),和海洋8]。然而,二维方法不能分析温度和污染物垂直分布,和飞机仿真结果也不够准确,因为缺乏垂直速度的效果,这显然限制了2 d模型在工程实践中的应用。流的一个明显的三维(3 d)对俩散机制由更有前途的三维模拟方法。通常,3 d数值方法模拟LS-FS流动主要是基于气液两相流模型(9),界面跟踪模型(10- - - - - -12),和接口捕捉模型(13- - - - - -15]。然而,流问题在液压领域的项目通常是复杂的大型和复杂的边界条件,因为这不仅导致戏剧性的计算资源消耗也使稳定和准确模拟挑战性的(16]。

单相自由表面晶格玻尔兹曼(SPFS-LB)模型最初提出的2003年Thurey [17]。相比与传统的两相流模型模拟气体和水,SPFS-LB模型是更强大的模拟3 d LS-FS流动,因为它只模拟水流,而忽略了流动的空气,所以计算资源的消耗较低(17,18]。格子波尔兹曼模型为解决对俩散问题可以在multidistribution函数主要分类方法(19),多速的方法(20.[],和综合的方法21]。在上述方法中,multidistribution函数方法是最成熟的,已经成功地应用在许多领域19),但很少被应用于传热传污染物在LS-FS流动。

研究三维温度和污染物分布在大型水库,再加上SPFS-LB double-diffusive对流LB方法模型。剩下的纸是组织如下。首先,简要描述方法的基本思想和算法,和耦合的治疗方案对提高稳定性和精度。然后,验证了该方法的准确性和有效性两个基准情况下:double-diffusive自然对流在立方空腔和水库的温度分布模型。最后,作为一个尝试模拟工程实践,流动状态的过程中,水的温度,以及污染物的变化在实际油藏模拟和分析。

2。方法

2.1。单相自由表面LB模型

与传统的两相流方法,设置不同的分布函数(DFs)水和空气,SPFS-LB模型只能模拟水流(密度和更多的粘性阶段)单相磅方程和轨迹的自由表面构造边界处理。以下假设应在模拟SPFS-LB模型(17):(1)空气流动的影响(低密度和粘度)水流动可以忽略;(2)空气可以达到平衡态的水后立即改变;(3)模拟水是由一个封闭层接口的细胞(自由表面)和空气。当然,大型水库水流符合上述假设。介绍了三种类型的计算细胞捕捉接口,包括空细胞,界面细胞,细胞,如图1。空的细胞不含任何水,所以没有需要定义物理量。模拟水的细胞被填满,物理量的定义和相同的进化过程是传统的单相LB模型。跟踪界面细胞通过计算水体积分数ε,它可以被定义为ε=米/ρ,米和ρ分别是细胞的质量和密度。和的值空细胞,界面细胞,细胞是0,0 - 1,分别和1。

2.1.1。质量流量的计算

SPFS-LB模型界面的运动是细胞类型的变换而实现的。细胞类型是根据体积分数ε这可以通过计算更新细胞群的流入和流出。进行离散化在时间和统一的晶格和散度定理应用到对流项,连续性方程可以推导出离散形式米(x,t+Δt)−米(x,t)=Δ米_我,Δ米_我表示质量变化我th方向与粒子速度(22]。在LB方法,质量流量可以简单地通过两个反平行的粒子分布函数计算f_我和f_发票(我)(见方程(1)和(2)),e_发票(我)=−e_我(23]。

因此,质量米接口单元的晶格节点x为时间步t+Δt可以更新下面的方程,这表明更新吗米通过总结质量通量在所有速度的方向。 在哪里n表示数量的离散速度。它可以证明质量更新方程(3)是守恒的22]。

2.1.2。界面细胞重建

SPFS-LB模型、传播和碰撞磅方程可以通常表现在填充细胞,他们不相邻的空细胞。然而,界面细胞周围总是空细胞,物理量和DFs没有定义(如图1)。根据假设2,失踪的DFs接口的细胞可以重建基于宏观的边界条件和晶格方向相反的力平衡(17]。下面的方程显示细胞重建DFs的接口x与周边空细胞x+e_我Δt,在那里u和表示细胞的速度和压力接口位置x,分别。

应该指出,不仅丢失的DFs,而且所有的DFs的离散速度e_我满足e_我n通过方程(< 0需要重建4)[17]。向量n是指表面法线方向,通过二阶中心差分近似 。

2.1.3。质量分配

界面细胞更新后需要特殊治疗的质量米和体积分数ε。更新的接口单元ε大于1应转化为细胞,和过度的质量需要分配到相邻界面细胞和空细胞。在得到质量,周围空细胞应转化为界面,及其宏观变量可以得到平均速度和密度周围的非空的细胞。新兴接口的DFs细胞可以初始化的平衡分布函数LB方法(18]。同样,界面的细胞ε小于0应当转换为空细胞和周围细胞转向接口。消极的米需要补偿为0的邻近非空的细胞。多余的质量分布和负质量的比例可以获得补偿的点积界面法线方向和分布方向。方程可以表示为17] 在哪里米^前女友和υ分别指质量过剩和比例。接口动作的完成质量分配和细胞类型转换。

2.2。Double-Diffusive对流晶格玻尔兹曼方法

从大规模的角度来看,水在水库通常被视为不可压缩流动,其粘度、密度、热扩散率和污染物扩散系数也可以假定为常数除了活跃。因此,控制方程的模拟传热传污染物在水库可以表示布西涅斯克假设[21] 在哪里F,ν,α,D表示体力,粘度、热扩散率和污染物扩散系数分别。在[24),double-diffusive对流晶格玻尔兹曼(DDC-LB)方法用于解决方程(6)。DDC-LB方法模拟速度、温度和浓度场的三组各自的DFs,和模型夫妇身体迫使三个字段的速度场。在这里,该方法扩展到3 d形式的基础上2 d DDC-LB方法(24),模拟速度场D3Q19模型并使用D3Q6模型温度场和浓度场模拟。磅方程的三维模型可以描述为

f_我, ,和h_我参考DFs的速度场、温度场和浓度场。变量τ表示松弛因子,它可以由粘度和扩散系数,和普朗特数(Pr)可以获得的τ(见下面的方程):

平衡态分布函数 在方程(10)- (12)可以表示为

对衍生物控制方程(6),查普曼豆科格扩张,系数σ,λ,γ需要满足λ+ 2γ=σ和λ+ 2γ= 1/3,选为1/3,1/6和1/12的工作,分别。年代_我(u)是一个函数的离散速度u:

ω_我是权重系数,ω₀= 1/3,ω_1∼6= 1/18,ω_7∼18= 1/36 D3Q19模型。宏观的数量u,P,T,C是宏观速度、压力、温度和浓度;他们可以获得的第一或第二相应DFs的时刻

模拟三维温度场和浓度场在大规模流动D3Q6模型可以减少计算量和节省计算机内存的使用。然而,当精确分析小规模流问题复杂的边界条件,使用D3Q19模型而不是D3Q6模型可以保持更好的准确性和稳定性。

计算网格的数量的油藏模拟模型(部分3.246)超过1000万(2440××92),并有超过3700万(1024×1024×36)模拟实际储层(部分4)。电脑内存使用和计算时间估计增加了45%和23%,分别,如果温度场和浓度场模拟D3Q19模型代替D3Q6模型。由于计算机性能的限制,D3Q6模型用于目前的工作。良好的模拟结果之间的协议和部分的参考数据3显示模拟结果D3Q6模型不够准确。

2.3。耦合的主要治疗方案

SPFS-LB模型首先耦合DDC-LB方法在目前的工作,和几个关键的治疗需要采用耦合方案兼容和获得合理的仿真结果。

2.3.1。重建和初始化界面温度场和浓度场的细胞

节中描述2.1。2未定义的DFs的空细胞将进入界面,所以温度场和浓度场的DFs界面细胞磅传播后需要重建。根据假设2(中引入部分2.1),指流场的重建,失踪的DFs在温度场和浓度场可以由以下公式计算:

一些空细胞将转换接口更新后的细胞类型,和温度T,浓度C,DFs ,和DFsh_我应该是初始化。这种耦合模型忽略了热量的交换(吸收或释放)和水和空气之间的污染物。因此,宏观T和C新兴接口的细胞来源于周围的过度的细胞,它们可以通过变量的加权平均获得周围的新细胞。重量可以根据分配的比例计算质量过剩。指DFs的初始化f_我,DFs ,和DFsh_我在新细胞可以通过方程初始化转换接口(10)- (12)。

2.3.2。力的浮力流

流速控制热量的传递和污染物,而温度和浓度的不均匀分布引起的浮力影响水流动。模拟浮力流动和实现之间的双向耦合三个字段,一个额外的身体强迫项Fi需要附加到方程(7)。目前的模型采用提出的方法程和李25)的治疗非均匀,其稳定性和精度不稳定的来源。强迫项Fi可以由以下方程计算根据(25]: 在哪里 在这一个和B表示连续性方程和动量方程的源项,分别。考虑到方程(6),目前的模型集一个= 0和B=−(β_T(T−T₀)+β_C(C−C₀))。

2.3.3。大涡模拟湍流

湍流的存在在实际大规模水流动与传热传污染物。介绍了基于大涡模拟subgrid-scale模型耦合方案。物理变量分为大型变量和小规模的变量在一定过滤功能subgrid-scale模型(26,27]。取φ=+φ例如,′。大规模的变量可以表示如下。φ′了小规模的脉动,在一个简化的建模方法。

下面的方程应通过过滤方程(7)和假设 。

放松的时间τ_e不是一个常数。它随时间和空间,可以通过计算通过方程(8)。的变量ν_e可以被理解为总粘度ν_e=ν₁+ν_t,在这ν₁和ν_t表示分子粘度和涡流粘度(或湍流粘度),分别。ν₁是由水的物理性质决定的,然后呢ν_t可以计算 ,在哪里CΔ,指Smagorinsky常数,过滤宽度,分别和应变率张量。根据(27),应变率张量年代可以很容易地计算通过使用过滤粒子分布的二阶的时刻。

2.3.4。耦合过程的耦合方案

本节总结了计算过程的耦合方案建议。在迭代之前,需要初始化,几何和合理的边界条件应采用按照模拟流问题。然后在时间步给所有的变量n游行的过程步骤n+ 1如下:(我)执行磅传播的边界条件(2)计算质量通量,并更新细胞节中描述的质量2.1。1(3)计算非空的细胞的体积分数(iv)重建的DFs流场、温度场和浓度场方程(4)和(15)∼(16)(v)计算宏观速度、压力、温度和浓度通过方程(14)(vi)获得弛豫时间τ_e(部分2.3。3),添加体积力项(部分2.3。2通过方程(),并执行LB碰撞7)(七)分配过多或负质量通过方程(5),更新细胞类型的详细部分2.1。3(八)初始化宏观新兴接口的数量和分布功能细胞中描述的部分2.1。3和2.3。1(第九)执行分析的收敛

3所示。模型验证

验证提出的耦合方案的可行性和准确性,double-diffusive自然对流在立方空腔和油藏模拟模型的温度分布,和详细比较和分析之间的模拟结果和参考数据。如果不是另有说明,重力加速度,水的密度,并设置为运动粘度=−9.8 m / s²,ρ= 10³公斤/米³,ν= 10⁻⁶米²分别/ s。

3.1。Double-Diffusive立方腔自然对流

热和污染物传输流,double-diffusive在立方腔自然对流反映之间的双向耦合温度场的基本问题/浓度场和流场。目前,有很多经典物理实验或数值研究成果(28,29日]。在一个立方空腔l×l×l,前墙(5)和(6)墙是光滑的墙壁,和其他(墙1∼4)中性墙(见图2)。左和右边界的温度和浓度保持恒定T₀/C₀和T₁/C₁分别为(T₀<T₁;C₀<C₁);顶部和底部是绝热传热和不透水的污染物转移;即温度场和浓度场的衍生品总是0沿法线方向的边界。最初,立方腔充满均匀流体的速度u= 0,温度T= (T₀+T₁)/ 2,浓度C= (C₀+C₁)/ 2,公关= 0.71。double-diffusive自然对流的流动特性可以通过以下三个无量纲数:估计温度瑞利数 ,瑞利数浓度 ,和刘易斯数 。温度的初始值T₀/T₁和浓度C₀/C₁可以分配给任意数量满足上面的公式中,如T₀/C₀=−1和T₁/C₁= 1在目前的模拟。

为了量化模拟结果,几个无量纲数沿着正确的热壁计算如下,这是当地努塞尔特数,平均努塞尔数,当地舍伍德数和平均舍伍德数,分别见以下方程:

首先,瑞利数和路易斯数设置为Ra_T= 10⁴,类风湿性关节炎_C= 10⁴分别,Le = 1。腔中的液体是由温度场和浓度场。添加驱动流生成如果温度和浓度的行驶方向是相同的。否则,反对驾驶流生成。流都是模拟在这一节中。计算网格设置为128×128×128。应该注意,模拟温度场和浓度场的分布是完全相同的,同样的对俩散方程应用于模拟传热和污染物转移,和相同的计算参数设置在当前仿真以比较研究结果(29日]。

数据3和4分别显示,简化和等温表面(或等浓度的表面)收敛后的模拟。添加驱动流,等温表面移动更远的上部和下部墙上相比single-diffusive对流在同样的瑞利数,这表明热和污染物传播更充分地在立方空腔。原因是流场是由浮力驱动的同时从温度差、浓度差,导致的对流热和污染物的传播是更重要的。如数据所示3(一个)和4,受向下的浮力在左墙和向上的浮力在右墙,薄边界层形成的两堵墙。流形成一个稳定的周期,而停滞区出现在立方空腔的中心。

反对驱动流,由温差引起的浮力和浓度差是大小相等,方向相反,和驾驶影响流场也互相抵消。腔中的液体不流动(见图3 (b))。在这种情况下,热量和污染物的传播是完全依赖于扩散,这可以证明等距分布的垂直等温表面/等浓度的表面图3 (b)。上述结果符合研究[28,29日]。

添加驱动流的局部努塞尔特数沿右墙(热墙)计算和绘制在图5。在该地区的Z / L= 0 0.13∼,等温表面垂直分布和温度梯度沿Y方向基本不变(见图3(一个))。ν上升稍微增加从4.18到4.43的边界层速度。在达到Z / L= 0.13∼0.96区域,速度急剧增加,横向对流增强,导致明显降低温度的负梯度−∂T/∂y沿着Y方向。因此,ν从4.43下降到0.64。随后,受到上墙,速度和温度梯度保持相对稳定,ν也稳定在0.64左右。从图可以看出5模拟结果非常接近的数据(29日),除了轻微的差异上下角落的墙上(最大相对误差是0.72%)。相对误差是不可避免的,是扩大特别是在角落里,为不同的数值方法和边界采用治疗摘要和参考。

此外,添加驱动double-diffusive对流与瑞利Ra的温度_T= 10⁷和瑞利数浓度Ra_C= 10⁶5×10⁶,1.5×10⁷,5×10⁷是模拟的。平均努塞尔数和舍伍德数平均计算沿热墙。根据表1,无量纲数据从目前模拟的结果吻合较好(29日),和错误都是在1%(文献结果只保留一个十进制的地方,所以很难测量错误更准确)。这些分析表明提出的耦合模型模拟的准确性理论热和污染物传输流。

3.2。储层温度分布模型

在本节中,温度场和流场的变化过程提出了油藏模拟模型的耦合模型,以证明其有效性模拟实际物理问题。仿真是基于重力数据暗流实验,测试由美国陆军工程兵团,水路实验台(30.,31日]。几何图所示6。入口是一个0.15米高的洞的底部左边的墙,而出口是一个带状孔,0.04米高,0.15米远离右墙的底部。最初,水库的水是静止的均匀温度为21.44°C。仿真开始后,16.67°C冷水排放流量为0.00063 m³/ s,而从出口流出的水在同一流量。

由于模拟的横向对称,只有一半是选择计算和结果显示(见图6)。46相应地,计算网格是2440××92和对称的飞机被视为对称边界条件。进口和出口都设置为速度边界条件的0.014 m / s, 0.0173 m / s,分别,其余是绝热和中性固壁边界。

数据7和8显示水的温度和流速的分布在不同的时间,分别。可以看出,整个变化过程的温度模型储层可分为三个阶段:(1)射流穿透阶段:一旦冷水流入水库,它下沉,形成一个暗流,沿着底部的储层由于其更高的密度。和一个大温度梯度区出现在入口附近,如图7(一)和7 (b)。的影响下形成的剪切力暗流,发生在表层海水和逆向流动前沿的寒流,导致tongue-shaped隆起前面的等温表面。参见图8(一个)和8 (b)获取详细信息。(2)Tongue-shape等温表面阶段:当冷空气前锋到达水库底部的垂直扩张部分污水,它加速并保持高速由于重力,和tongue-shaped等温表面形式(见图7 (c)和7 (d))。此时,冷空气之间的温差和上温水抑制转移的垂直动量和热量,保持大型垂直速度梯度和温度梯度。tongue-shaped地区逐渐变厚和当地的热分层现象出现寒流的进一步推进到更深的水库。冷空气前锋的速度降低和温度缓慢上升的过程中(见图8 (c)和8 (d))。(3)卧式热分层阶段:当tongue-shaped寒流来的右墙水库,热分层正式形成。回流区域顶部的水库横跨整个水库和达到最长的,如图8 (e)。冷流入水水库的流出,其上温水减少干扰和表面回流强度逐渐下降。主要的传热机制变化对流扩散,这也是为什么水库的水温最终提出了水平分层。最后(T= 50分钟),20°C等温面扩大到整个水库,和18°C和19°C等温表面也与底部。整个水库的水流条件是由热回流的上部和下部的寒流,如图7 (f)和8 (f)。

基于上述分析,流场和温度场的强耦合。浮力流的准确模拟的关键是研究水库水的热分层现象。由温差引起的,流入水下沉和垂直的转移热量限制在寒流的整个运动过程,强烈影响的形成、发展和稳定的流动状态和温度分布。这也解释了在储层横向热分层现象的机理。

图9比较了速度剖面沿垂线在11.43从水库入口t= 11分钟(见图6线的位置)和图10显示的历史排放水的温度。寒流的最大速度和上温水约为0.024 m / s和−0.0065 m / s,分别。通过对比模拟结果提出了耦合模型与实验结果(30.,31日和流利的软件得到的结果32摘要],当前层模拟厚,和回流的速度较小。存在一些错误,因为它不能敏感地捕捉锋利的速度梯度的边界层。除此之外,没有采用边界层模型来模拟水库底部附近的湍流。流出的水的温度,结果从目前耦合模型优于商业软件计算结果(32]。总之,上面的仿真表明,耦合DDC-LB方法和SPFS-LB模型可以模拟大规模热流动模型有效储层。

4所示。时间和空间变化的温度和浓度在一个实际的水库

一个抽水蓄能电站上水库在长度和宽度约700米,最大深度是约25米(如图11)。入口,位于右墙的底部,是一个矩形区域的坐标范围内X= 233∼265米,Y= 700Z= 0∼5米。在泵操作模式下,有一个连续点污染源单位浓度(C₀= 1)在水库底部的中心(X= 350,Y= 350Z= 3.5美元)。仿真进行晶格的1024×1024×36(Δx= 0.68美元)。水库的底部和墙壁是设置为中性固壁边界绝热和渗透。

变化过程的流场、温度场和浓度场的上水库抽水条件下模拟。仿真条件如下:①的时候t= 0分钟,在水库没有水,热水的温度T₀= 0°C流入水库的流量640米³/ s;②在t= 70分钟,水库大约有1/2的能力了。在这个时候,调整流入的冷水T₁=−1°C,保持流量不变;③在t= 100分钟,只有1/4的储集能力,和泵操作结束。

4.1。变化的流场

图12显示了流线在水库和片上的速度分布Z= 7 m抽水后5分钟,15分钟,85分钟,100分钟,其中蓝色区域是水域。

在泵运行模式下,水绕过山和山B(图11)和冲水库流域的最深处一旦它流进水库。的影响下边坡底部,水流保持高速度,高达4米/秒(图12(一个)),将冲刷水库沉积物沉积盆地和打扰。如图12 (b),水流在进口偏转的右岸污水的水库,它影响山从左边,这将导致银行侵蚀山,从而影响其稳定性。水流入水库流域经过山的开放区域,形成一个顺时针环流直径超过100米。15分钟后,流入水覆盖整个盆地,水面平静下来,逐渐上升。传入的水库的水占65%的能力t= 85分钟。的流量在山的右边比左边大得多,一个逆时针环流在整个储层形成直径超过300,如图12(一个)。山和山的扰动下B,一个小逆时针环流(直径约50米)出现在两座山之间,和这个地方将浮动对象的收集区域(如垃圾、植被等)。的流速逐渐降低水位的上升。在t= 100分钟,再循环的流动状态区域变得稳定,和流线变得光滑;参见图12 (d)。above-obtained变化流场法律同意观察物理模型试验和实际工程(33]。

4.2。浓度变化的领域

图13显示了等浓度的表面(C= 0.4,0.2,0.1,0.05)水库中抽取5后,15日,85年,100分钟。

重点污染源坐落在两座山之间。根据流场的分析部分4.1从右到左,水流的作用下加速山,污染物也迅速蔓延在水中的时间之前t= 15分钟。的传播速度等浓度表面(C= 0.05)等于水流速度,和污染物几乎不传播方向回流(数字(11日),11 (b),(13日),13 (b))。那是因为这里的速度是相当高的。与扩散、对流在污染物传输中起着主导作用。抽水应该停止,应采取措施防止污染物的传播。的时候t= 85分钟,逆时针环流的影响,污染物绕过山和传播到最深的水库流域的一部分,而他们在顺时针方向传播距离相对较近,由于显著的抑制效应循环,如图11所示(c)13 (c)。为了控制污染转移,需要采取有效的工程措施阻止逆时针水库水的循环。水库的流速减慢,导致污染物的传播的对流逐渐减弱,对污染物扩散影响传播出现了。最后,在100分钟泵后,污染物几乎扩散到整个底部区域,如图13 (d)。上述污染物传播过程的分析有一定的指导意义,制定补救措施和紧急治疗计划在水库污染泄漏事故。

4.3。温度场的变化

的时候t= 70分钟,冰冷的水排入水库。的等温表面T0.05 0.1 0.2 =−−−−0.02t= 71、75、85和100分钟图所示14,淡蓝色区域是水面。

当冷水进入储层(t= 71分钟),它下沉至底部由于其密度相对较高。冷水不完全与水库的温水混合,和一个大垂直温度梯度是保持在进口(图(14日))。五分钟后,冷水向前到达山B,形成一个水库流域的暗流,陷入深度1 m / s的速度沿着坡水库的底部。随着垂直温差抑制垂直动量和热量的传递,等温表面呈现一个平舌的形状,如图14 (b)。随后,暗流的推进速度减慢的底坡水库减少。如图14 (c)相反,冷水到达水库银行t= 85分钟。的时候t= 100分钟,冷水绕过山,到达最深处水库流域的一部分。在这个过程中,由于暗流速度的减慢,主导传热机制变化的对流扩散,等温表面也发展从舌头形状馅饼的形状,如图14 (d)。的开发过程和形成机制在这个水库垂向水温分布分析结果基本上是一致的3.2。

本文总结了一般结论解释了水温的时空变化过程中注入冷水进温暖的水库。总的来说,耦合模型提出了有效、可行的模拟大规模的自由表面流动与传热传污染物在水库。

5。结论

SPFS-LB模型是本文首先耦合DDC-LB方法模拟大规模流动与传热传污染物。耦合方案兼容和获得合理的结果,几个关键部分中描述的治疗2.3需要采用。验证了该模型的可行性和准确性由两个典型的例子,即double-diffusive立方腔自然对流,水库的温度分布模型。最后,正如在工程领域的应用中,耦合方案应用于研究温度和浓度的时空变化现实up-reservoir抽水蓄能电站的细节,和一些一般性结论的传热传污染物在水库。

与传统的二维数值模型相比,三维温度、污染物,和速度分布可以得到这个工作。此外,这个模型的multifield耦合机制使模拟更准确。这些都是该耦合模型的主要优势。应该注意的是,该模型忽略了吸收或释放的热量交换和水和空气之间的污染物。非点源的术语将在方程(7在接下来的工作)来解决这个问题。风和排水也影响储层的流场,他们应该考虑在未来。除此之外,所有的数值模拟在目前工作上执行统一的网格,和实际应用需要大量的网格节点达到可接受的精度。因此,为了提高计算效率,其他作品在未来将集中在局部网格细化这个耦合方案,实现大规模并行计算。

数据可用性

部分或全部数据、模型或代码支持本研究的发现可以从相应的作者在合理的请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

魏刁了方法,调查,初稿的写作;郝元导致资源和验证;张Cunze导致资金收购;梁陈导致软件;Xujin张导致监督和写作,审查和编辑。

确认

作者感谢金融支持重庆市教委科学技术研究项目,批准号KJQN201800712。

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