Оценка воздействия функционирования тепловой электростанции на окружающую среду методами математического моделирования

  • A. A. Исахов Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Республика Казахстан

Аннотация

В работе представлена оценка воздействия функционирования тепловой электростанции на окружающую среду методами математического моделирования, которая решается уравнениями Навье - Стокса и температуры для несжимаемой жидкости в стратифицированной среде, основанные на методе расщепления по физическим параметрам, которые аппроксимируются методом контрольного объема. Численный алгоритм для решения уравнений Навье-Стокса и переноса температуры выглядит таким образом: на первом этапе предполагается, что перенос количества движения осуществляется только за счет конвекции и диффузии. Промежуточное поле скорости находится 5-шаговым методом Рунге - Кутта. На втором этапе, по найденному промежуточному полю скорости, находится поле давления. Уравнение Пуассона для поля давления решается методом Якоби. На третьем этапе предполагается, что перенос осуществляется только за счет градиента давления. На четвертом шаге численно решается уравнения переноса температуры также как уравнения движения 5-шаговым методом Рунге-Кутта. Алгоритм задачи распараллелен на высокопроизводительной системе. Полученные численные результаты трехмерного стратифицированного турбулентного течения позволяет выявить качественно и приближенно количественно основные закономерности гидротермических процессов происходящих в водоемах-охладителях.

Литература

[1] Z. Yang , T. Khangaonkar Modeling Tidal Circulation and Stratification in Skagit River Estuary Using an Unstructured Grid Ocean Model // Ocean Modelling. 2008. 28(1-3), – 34-49 pp.
[2] C. Chen , H. Liu , R. C. Beardsley An Unstructured Grid, Finite-Volume, Three-Dimensional, Primitive Equations Ocean Model: Application to Coastal Ocean and Estuaries // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2003. 20(1), – 159-186 pp.
[3] L. Zheng , C. Chen, H. Liu A modeling study of the Satilla River estuary, Georgia. I: Flooding-drying process and water exchange over the salt marsh-estuary-shelf complex // Estuaries and Coasts. 2003. 26(3), – 651-669 pp.
[4] A. Isobe , R. C. Beardsley An estimate of the cross-frontal transport at the shelf break of the East China Sea with the Finite Volume Coastal Ocean Model // Journal of Geophysical Research. 111:C03012. doi:10.1029/2005JC 003290.
[5] K. Aoki , A. Isobe Application of finite volume coastal ocean model to hindcasting the wind-induced sea-level variation in Fukuoka bay // Journal of Oceanography. 2007. 63(2), – 333-339 pp.
[6] R. H. Weisberg , L. Zheng The circulation of Tampa Bay driven by buoyancy, tides, and winds, as simulated using a finite volume coastal ocean model // Journal of Geophysical Research. 111:C01005, doi:10.1029/2005JC003067, 2006.
[7] W. Lick Numerical models of lakes currents. EPA-60013-76-020, 1976. – 140 p.
[8] Y. Sheng , W. Lick , R.T. Gedney , F.B. Molls ANumerical computation of three-dimensional circulation of Lake Erie: A comparison of a free-surface model and rigid-Lid. Model. // J. of Phys. Ocean. 1978. 8, – 713 - 727 pp.
[9] A. Issakhov Mathematical Modelling of the Influence of Thermal Power Plant on the Aquatic Environment with Different Meteorological Condition by Using Parallel Technologies // Power, Control and Optimization. Lecture Notes in Electrical Engineering.2013. 239, – 165-179 pp.
[10] A.Issakhov Mathematical modelling of the influence of thermal power plant to the aquatic environment by using parallel technologies // AIP Conf. Proc. 2012. 1499, –15-18 pp. doi: http://dx.doi.org /10.1063/ 1.4768963
[11] A. Issakhov Mathematical modeling of the discharged heat water effect on the aquatic environment from thermal power plant // International Journal of Nonlinear Science and Numerical Simulation. 2015. 16(5), – 1082-1096 pp.
[12] A. Issakhov Mathematical modeling of the discharged heat water effect on the aquatic environment from thermal power plant under various operational capacities // Applied Mathematical Modelling. 2016. 40(2), – 229-238 pp.
[13] M. Lesieur , O. Metais , P. Comte Large eddy simulation of turbulence. New York, Cambridge University Press, 2005. – 219 p.
[14] T. J. Chung Computational Fluid Dynamics. Cambridge University Press, 2002. – 1012 p.
[15] J. H. Ferziger, M. Peric Computational Methods for Fluid Dynamics. Springer; 3rd edition, 2013, –426 p.
[16] A. Issakhov Large eddy simulation of turbulent mixing by using 3D decomposition method // J. Phys.: Conf. Ser. 2011. 318(4), –1282-1288 p., 042051. doi:10.1088/1742-6596/318/4/042051
[17] Issakhov A. Mathematical modeling of influence of the thermal power plant with considering the meteorological condition at the reservoir-cooler // Bulletin KazNU. 2012. 3(74), p. 50-59.
Опубликована
2017-11-24
Как цитировать
ИСАХОВ, A. A.. Оценка воздействия функционирования тепловой электростанции на окружающую среду методами математического моделирования. Вестник КазНУ. Серия математика, механика, информатика, [S.l.], v. 89, n. 2, p. 55-64, nov. 2017. ISSN 1563-0277. Доступно на: <http://bm.kaznu.kz/index.php/kaznu/article/view/353>. Дата доступа: 19 june 2018