Математическое моделирование тепловой нагрузки на водную среду при различных эксплуатационных мощностях ТЭС. Mathematical modeling of the thermal discharge on the aquatic environment under various operational capacities of TPP

Abstract

В работе представлена математическая модель тепловой нагрузки на водную среду при различных эксплуатационных мощностях ТЭС, 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. 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. 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. This paper presents a mathematical model of the thermal discharge on the aquatic environment under various operational capacities of TPP, which is solved by the equations of Navier - Stokes and temperature for an incompressible uid in a stratied medium based on the method of splitting by physical parameters that can be discretize by the control volume method. In the rst step it is assumed that the transfer of momentum carried out only by convection and diusion. Intermediate velocity eld is solved by 5-step Runge - Kutta method. At the second stage, based on the found intermediate velocity eld, is solved the pressure eld. Poisson equation for the pressure eld is solved by Jacobi method. Finally at the third step is assumed that the transfer is carried out only by pressure gradient. The algorithm is parallelized on high-performance systems. The obtained numerical results of three-dimensional stratied turbulent ow reveals qualitatively and quantitatively approximate the basic laws of hydrothermal processes occurring in the aquatic environment.