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《大连理工大学》 2018年
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海水淡化热浓盐水排放对流扩散规律数值模拟研究

赵鹏达  
【摘要】:低温多效蒸馏海水淡化技术在产出高品质淡水的同时,也会产生温度值和盐度值均较普通海水升高的热浓盐水。热浓盐水排入海域中是否会对海洋环境产生影响急待研究。本文应用MIKE软件建立了三维数值计算模型,用来研究海水淡化工程外排热浓盐水与自然海水的对流扩散和传热传质过程,探索排放后流场、盐度场、温度场随时间推移的三维分布。主要研究成果如下:(1)建立了三维水动力及盐度、温度对流扩散控制方程组;总结了湍流数值模拟方法,并合理选取了湍流闭合模式,即采用涡粘模型,应用水平涡粘系数和垂向涡粘系数来描述自然水体体的三维湍流流动;介绍了模型的边界条件,以及MIKE3 FM模型的数值求解方法。(2)设计了理想水槽物理模型,研究结果表明:热浓盐水经对流扩散过程后的盐度和温度的表面分布和垂向分布均在一定范围内周期性地进行变化,盐度和温度的分布非常相似,说明对流对其分布起主导作用;在垂直方向,同一表面位置处的盐度值和温度值会随着深度的增加而升高,流速随深度的增加而降低。(3)建立了辽东湾海域三维水动力模型,潮位计算数与实测数据进行了对比验证,结果表明:模拟计算输出的潮位与实测潮位数据符合度良好;数值模拟结果基本准确地反映了辽东湾海域潮流场变化,适合用于热浓盐水排放对流扩散规律的数值模拟研究。(4)在辽东湾三维水动力模型的基础上,研究了与大连地红沿河核电站共建的某海水淡化厂外排热浓盐水的对流扩散规律。研究结果表明:盐度升高主要集中在距海岸线的最大距离为4.58km的区域内,辽东湾内大部分海域并未受热浓盐水排放的影响,温度场和盐度场的表面分布都随着潮流做周期性的变化,温度场和盐度场的分布很接近,没有产生双扩散现象,表明盐度和温度表面分布主要受湍动对流的影响。在垂直方向,同一表面位置处的海水流速随深度的增加而逐渐降低,温度值和盐度值皆随着深度增加而逐渐升高。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:P747;X145

【参考文献】
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