尾水洞內(nèi)熱質(zhì)交換數(shù)值模擬.pdf

1、利用尾水洞對(duì)空氣進(jìn)行冷卻或加熱是水電站通風(fēng)空調(diào)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的有效途徑之一。在設(shè)計(jì)階段對(duì)尾水洞內(nèi)的熱質(zhì)交換進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算是確定通風(fēng)空調(diào)方案的依據(jù)。尾水洞內(nèi)部的熱質(zhì)交換過(guò)程比較復(fù)雜，除了存在空氣、巖層、水流各自內(nèi)部的熱質(zhì)傳遞之外，還需要考慮空氣與巖層、空氣與水流、巖層與水流之間的換熱傳質(zhì).目前沒(méi)有成熟的理論和計(jì)算公式，因此研究出工程上實(shí)用的計(jì)算方法十分必要。 本文以微元控制容積的熱質(zhì)平衡原理為基礎(chǔ)，建立了準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)三維的尾水洞通風(fēng)換熱傳質(zhì)模

2、型。在模型中假設(shè)尾水流量和溫度沿整個(gè)洞長(zhǎng)保持恒定，空氣參數(shù)只沿尾水洞長(zhǎng)度方向作一維變化，在1個(gè)小時(shí)之內(nèi)進(jìn)出口空氣參數(shù)保持穩(wěn)定并且空氣與巖壁之間為穩(wěn)態(tài)換熱。該模型把整個(gè)尾水洞沿長(zhǎng)度方向分為若干個(gè)單元段，忽略單元段與單元段之間的導(dǎo)熱，在每個(gè)單元段內(nèi)巖層的導(dǎo)熱簡(jiǎn)化為二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。求解時(shí)從空氣入口逐單元段推進(jìn)，在每個(gè)單元段內(nèi)采用迭代方法耦合求解，保證空氣、尾水、巖體之問(wèn)的熱質(zhì)平衡，直到空氣出口。 作者用MATLAB語(yǔ)言編寫計(jì)算程序，以雅

3、安地區(qū)1995年的逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)為樣本年進(jìn)行了10年的模擬，得到以下主要結(jié)果： 1、尾水洞通風(fēng)運(yùn)行大約1000小時(shí)之后，已經(jīng)可以近似認(rèn)為出口空氣達(dá)到周期性穩(wěn)定狀態(tài)；在最炎熱的8月份，在同一時(shí)刻尾水洞空氣降溫幅度(進(jìn)口-出口)最高為16.3℃，最低0.83℃，平均6.3℃。在最寒冷的1月份，同一時(shí)刻尾水洞進(jìn)出口空氣預(yù)熱幅度(出口-進(jìn)口)最高12.69℃，最低-3.15℃，平均4.18℃。對(duì)于越是惡劣的天氣尾水洞夏季降溫冬季預(yù)熱的效果