【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于用于大气边界层中冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应模拟方法的建立，具体涉及一种适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法。
技术介绍
1、大型自然通风冷却塔在正常作业中，在水气交换的过程中会产生大量蒸汽，蒸汽排出后与周围空气混合，其中一部分可能冷凝形成白色的羽状雾气，即称“雾羽”。冷却塔会对局地造成荫屏、盐沉积等效应影响着雾羽的沉积与扩散。冷却塔漂滴沉积的的计算比粒子沉降计算更为困难，因为如果环境中相对湿度小于100％时，漂滴会由于蒸发而缩小，漂滴可能会在到达地面前完全蒸发掉，余下的很小的粒子则将没有足够的沉降速度穿过湍流落下。粒子重力沉积与弹道轨迹均不能较好的计算冷却塔漂滴的沉积，目前比较常见的dpm模型在计算这类问题时，发现冷却塔雾羽沉积量和现场观测值相差较大，不能很好估计冷却塔雾羽蒸发和冷凝对局地环境的影响。因此，希望建立一种能够实现冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法，能够实现冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法，包括以下步骤：
4、根据冷却塔设计参数建立模型；
5、根据所述模型进行网格划分；
6、基于划分的网格，采用连续相和离散相两种方式结合，连续相模拟冷却塔雾羽的迁移扩散，离散相模拟冷却塔雾羽在蒸发冷凝作用下
7、耦合模拟冷却塔雾羽的沉积与迁移扩散，实现冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的模拟。
8、优选的，所述模型为：根据拟研究区域akm×bkm，模拟计算域为1.5akm×1.5bkm，其中，a＜10km，b＜10km。
9、优选的，划分的网格采用六面体网格结构，区域内最大网格尺寸为20m，最小网格尺寸为1m。
10、优选的，采用连续相模拟冷却塔雾羽的迁移扩散的方法包括：
11、其中，源项sm为由于漂滴蒸发而从离散相中加入到连续相的质量，ρ为空气密度，t为时间，xi为i方向的距离，ui为i方向上的速度；
12、其中，p为静压，τij为应力张量，ρgi为i方向上的重力体积力，fi为i方向上的外部体积力，xj为j方向的距离，uj为j方向上的速度；
13、其中，keff为有效热传导系数，jl为组分l的扩散流量，sh为辐射换热，e为能量，t为温度，h为焓，hl为组分l的焓；
14、其中，ml为第l种组分的质量分数；γl为第l种组分的交换系数；rl为第l种组分的生成速率；
15、其中，ρ为湿空气的密度，kg/m3，为速度矢量，φ为广义变量，sφ为空气相的源项，spφ为由于空气和漂滴的相互作用而附加的源项，为对流项，γφgradφ－扩散项，其中γφ为广义扩散系数。
16、优选的，采用离散相模拟冷却塔雾羽在蒸发冷凝作用下的沉积的方法包括：
17、其中，rp为漂滴轨迹，vp为漂滴的瞬时速度；
18、其中，mp为漂滴质量，kg，cp为漂滴比热，j/kg·k，ap为漂滴表面积，m2，α为对流传热系数，w/m2.k，tadb为空气的干球温度，k，tp为漂滴温度；
19、其中，kc为传质系数，r为通用气体常数，pn(tp)为在tp温度下的饱和水汽压，c为常数；
20、其中，为蒸发速率，kg/s，γ0为常数。
21、优选的，耦合模拟冷却塔雾羽的沉积与迁移扩散的方法包括：pn(tp)的计算、飘滴的密度计算和飘滴的潜热计算。
22、优选的，pn(tp)的计算方法包括：
23、
24、优选的，飘滴的密度计算方法包括：
25、ρp＝1063.9999-691.8390×tp3-446.8621×tp6
26、+4766.6072×tp9-2111.3447×tp12。
27、优选的，飘滴的潜热计算方法包括：
28、hv＝1000×exp[3.5+3.45×log10(647-tp)-1.053×(log10(647-tp))2
29、+0.158345×(log10(647-tp))3-0.0088×(log10(647-tp))4]-1。
30、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
31、本专利技术采用连续相(空气)和离散相(雾羽)两种方式结合模拟冷却塔雾羽的沉积与扩散，同时考虑水蒸气迁移扩散过程中的蒸发和冷凝。
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1.一种适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法，其特征在于，所述模型为：根据拟研究区域akm×bkm，模拟计算域为1.5akm×1.5bkm，其中，a＜10km，b＜10km。
3.根据权利要求1所述的适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法，其特征在于，划分的网格采用六面体网格结构，区域内最大网格尺寸为20m，最小网格尺寸为1m。
4.根据权利要求1所述的适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法，其特征在于，采用连续相模拟冷却塔雾羽的迁移扩散的方法包括：
5.根据权利要求1所述的适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法，其特征在于，采用离散相模拟冷却塔雾羽在蒸发冷凝作用下的沉积的方法包括：
6.根据权利要求1所述的适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法，其特征在于，耦合模拟冷却塔雾羽的沉积与迁移扩散的方法包括：Pn(Tp)的计算、飘滴的密度计算和飘滴的潜热计算。
7.根据权利要求6所述的
8.根据权利要求6所述的适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法，其特征在于，飘滴的密度计算方法包括：
9.根据权利要求6所述的适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法，其特征在于，飘滴的潜热计算方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法，其特征在于，所述模型为：根据拟研究区域akm×bkm，模拟计算域为1.5akm×1.5bkm，其中，a＜10km，b＜10km。
3.根据权利要求1所述的适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法，其特征在于，划分的网格采用六面体网格结构，区域内最大网格尺寸为20m，最小网格尺寸为1m。
4.根据权利要求1所述的适用于冷却塔雾羽蒸发和冷凝效应的数值模拟方法，其特征在于，采用连续相模拟冷却塔雾羽的迁移扩散的方法包括：
5.根据权利要求1所述的适用于冷却塔雾...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭栋鹏，李云鹏，张俊芳，李若洁，史学峰，杨改强，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：
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