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摘要：本发明涉及电厂深层取水构筑物的取水边界层估算方法，包括：建立包括海域环境及深层取水构筑物的三维取水流场模型；基于物理模型实验结果验证流场模型；深层取水构筑物取水进流特点及流场分析；基于离散颗粒示踪的深层取水构筑物取水边界层分析；深层取水构筑物的取水边界层确定。本发明在使用深层取水构筑物进行取水时，综合考虑取水构筑物设计特征、深层取水进流特点、环境流场变化等多重因素，对取水环境水体的影响范围进行取水边界层估算，确定深层取水构筑物取水时对环境水体的影响特征。本发明为明确深层取水构筑物取水运行对环境水体的影响范围，提升核电取水安全性提供了科学的依据。

主权项：1.电厂深层取水构筑物的取水边界层估算方法，其特征在于，所述的方法的步骤如下：步骤1，建立包括海域环境及深层取水构筑物的三维取水流场模型：建立包括深层取水构筑物在内的取水水域三维流场模型，获取取水海域地形、环境水流条件、岸线特征，以及深层取水构筑物设计尺寸、取水流量、取水流速、取水深度，建立取水流场模型，划分计算网格，确定流场模拟的边界条件、初始条件并选择合适的计算参数，模拟包含深层取水构筑物以及取水影响海域在内的流场变化；流场计算控制方程如下： 其中：u为时均速度，t为时间，p为压力，ρ为水体密度，μefr为湍动有效粘度，k为湍动能，I为二阶单位张量，αk为湍动能普朗特数，ε为湍动耗散率，αε为湍动耗散率普朗特数，Gk为平均速度梯度引起的湍动能产生项，C1ε和C2ε为常数系数，取值分别为1.42、1.68；步骤2，基于物理模型实验结果验证流场模型：在室内实验水槽中构建深层取水构筑物的正态比尺物理模型，测量各特征断面或特征点的流速、流向，与数学模型的模拟结果进行对比验证，以确保流场模型的计算结果与物理模型实验结果基本一致，即流场模型模拟结果能够反映深层取水流场分布特点；步骤3，深层取水构筑物取水进流特点及流场分析：根据验证后的流场模型的模拟结果，开展深层取水构筑物取水进流特点及取水对环境水体的影响特征分析，并为步骤4中颗粒投放控制条件的设置提供依据；步骤4，基于离散颗粒示踪的深层取水构筑物取水边界层分析：在流场模拟结果的基础上，进行离散颗粒示踪计算，颗粒运动的控制方程为： 其中：m为颗粒的质量；v为颗粒的运动速度；F为颗粒在流场中所受的合力；x为颗粒的位移；进行示踪计算时，将颗粒简化为移动的质点，即不考虑颗粒的质量以及由此引起的在流场中的受力，即m＝0；示踪计算时，采用进行颗粒运动的模拟，则某一颗粒的示踪轨迹可表述为： 其中：xt为颗粒在t时刻位置；xt+Δt为颗粒在t+Δt时刻位置；为Δt时间内颗粒的位移；计算过程：颗粒投放：特征断面处均匀一次性瞬时投放；基于深层取水构筑物取水进流特点及流场分析结果设置颗粒投放控制条件，包括颗粒的投放初始位置、投放宽度及投放水深。颗粒投放初始位置设置：基于流场分析结果，以保证该位置处环境来流不受取水构筑物的影响为准，即投放初始时刻，颗粒可均匀分布；投放宽度设置：基于深层取水构筑物取水进流特点分析结果，以保证该断面宽度足够宽为准；投放深度：在不同水深深度投放颗粒，投放水深深度间隔尽量小，以获得颗粒在水平及垂向的示踪轨迹；步骤5，深层取水构筑物的取水边界层确定：垂直环境来流方向上，分析颗粒的示踪轨迹，能够进入取水构筑物中的示踪颗粒组成的最大包络范围即为当前情况下的深层取水构筑物的取水边界层，其中：垂直环境来流方向上，进入取水构筑物内部的示踪颗粒的最大宽度为取水影响最大宽度；垂直环境来流方向上，统计投放深度方向，能够进入取水构筑物内部的示踪颗粒的最大厚度为取水影响最大厚度，其中，颗粒初始位置在取水构筑物上沿，相应的厚度为取水构筑物上沿以上影响厚度，记为Sup，颗粒初始位置在取水构筑物下沿，相应的厚度为取水构筑物下沿以下影响厚度，记为Sdown；取水构筑物进流窗口高度记为D；深层取水构筑物垂向影响厚度Stotal为：Stotal＝Sup+D+Sdown；取水边界层包络面积可以表征深层取水构筑物在垂直水流方向上影响环境水体的最大面积，其估算公式为： 式中：A为垂直环境来流方向上取水边界层包络面积；H为环境水深；h为颗粒投放深度；B’为对应颗粒投放深度在水平方向上的包络宽度。

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