基于FVCOM模式的温排水三维数值模拟研究

文章编号：文章编号：1000-4874(2009)-04-0432-08基于FVCOM模式的温排水三维数值模拟研究*曹颖1，2，朱军政2（1.浙江大学建工学院，浙江杭州310028；2.浙江省水利河口研究院，浙江杭州310020，Email:one2008@163.com）摘要：要：为反映河口海湾温排水所具有三维结构特征，在基于三维非结构有限体积海岸和海洋模型（FVCOM2004版）建立的三维潮流数值模型基础上，采用类似的有限体积法开发了一个三维温排水对流扩散模型用于模拟近岸海域温排水的扩散输运过程，并应用该模型对象山港内某滨海电厂的温排水进行了计算，模拟得到了温排水对流扩散过程的三维分布特征，即电厂冷却水温排放后，温差所产生的浮力效应使温排水趋于海水上层输移，海水上层温升与深层温升存在明显的垂向差异。关键词：词：三维潮流；三维温排水模型；FVCOM；象山港中图分类号：中图分类号：O242.1文献标识码：文献标识码：ANumericalsimulationof3DcoolingwaterbasedonFVCOMCAOYing1，2,ZHUJun-zheng2（1.ZhejiangUnivercity，Hangzhou310028,China；2.ZhejiangInstituteofHydraulics&Estuary，Hangzhou310020,China）Abstract：Torepresentthe3Dstructurecharacteristicsofthecoolingwaterdischargedintoestuaryandcoastal,ahighresolutionnumericalmodelof3DcoolingwaterwasdevelopedbythefinitevolumemethodbasedonFVCOMtidalflowmodule.Themodelcanbetosimulatetheconvectionanddiffusionofthecoolingwatertransportprocess.Thetriangulargridswereusedtofitinwithirregularcoastalboundaryandislandandtheσ-coordinatetransformationwasusedintheverticalinordertoobtainasmoothrepresentationofirregularvariablebottomtopographyinthemodel.TheresultsofthecomputedcaseintheXiangshanbayshowed3Dstructurecharacteristicsofthecoolingwaterwasevident.DuetothebuoyancyeffectyieldedbythedifferenceoftemperatureafterthecoolingwaterdischargedintoXiangshanbay,thecoolingwatertendedtowardssurfacetotransport,thedifferenceoftemperatureinverticaldirectionwasobviousbetweensurfacewateranddeepwater.Keyword：3Dtidalflow;numericalmodelof3Dcoolingwater;FVCOM;Xiangshanbay*收稿日期：收稿日期：2008-12-22(2009-04-26修改稿修改稿)作者简介：作者简介：曹颖(1973－),浙江天台人,高工,在职研究生.CAMEO凯模CAE案例库www.cameo.org.cn曹颖，等：基于FVCOM模式的温排水三维数值模拟研究4331引言近年来随着社会经济的发展，我国加大了海岸带资源的开发活动，在沿海地区兴建了很多热电厂，这些电厂大多以所在滨海位置的海水作为循环冷却水水源，电厂的温排水直接排入海湾，造成所在海域环境的热污染。韩康[1]、徐啸[2]等对近海海湾的温排水进行了二维数值模拟研究。然而温排水排放后，由于温差所产生的浮力效应，温排水趋于海水上层运移，海水上层温升与深层温升是不一样的，呈现出明显的垂向温度不同的分布。而目前广泛应用的二维温排水数值模型是基于垂向水深平均的模型，无法反映这种情况，其预测结果就难免有较大的缺陷，只有建立三维数学模型才能更加准确了解温升场的三维结构特征。因此，黄平[3]、郝瑞霞[4]提出了一种准三维的温排水数值模型。本文以象山港内的某电厂温排水为例建立了一个新的三维温排水数值模型。根据象山港的地形和水动力特点[5,6]，选用现今国际海洋界