Разработка гидродинамической модели зон техногенного теплового загрязнения в крупных водных объектах при наличии плотностной

тепловых электростанций. Даже на лучших ТЭС более 40% выработки энергии не преобразуется в электроэнергию, а требует ассимиляции в окружающую среду.
Возможные проблемы для разных типов водоемов
для малых охладителей
– это ограничение мощности станции, связанное с повышением температуры забираемой воды;
для крупных водоемов
– это тепловое загрязнение, изменение ледово-термического режима, гидрофизических и гидробиологических процессов, особенно в районах влияния сбросов подогретых вод.

Необходима
полная и объективная оценка параметров температурных полей, создаваемых тепловыми выбросами, в зависимости от комплекса технологических и гидрометеорологических параметров.

Необходимость оценки параметров температурных полей

2

Конференция «Наука будущего» 14-17 мая 2019 года г. Сочи

система охлаждения

Оборотная система охлаждения

3

Конференция «Наука будущего» 14-17 мая 2019 года г. Сочи

БПЛА

4

Конференция «Наука будущего» 14-17 мая 2019 года г. Сочи

(2D)
SMS v.10.1 (TUFLOW)
(ГИ УрО РАН)

3-мерная
гидродинамическая модель
(негидростатическое приближение)
ANSYS Fluent
(ИМСС УрО РАН)

Объект: участок проектирования – Магнитогорское вдхр. (длина ~ 1,9 км; ширина ~ 0,7 км), Камское (длина ~16 км, ширина ~ 4 км);
Достоинство: получение гидродинамических и температурных характеристик потоков, как по поверхности, так и по глубине с высокой надежностью;
Цель: определение необходимых значений температуры в плане и по глубине.

Объект: участок Магнитогорского вдхр. ~ 3 км (район проектирования), участок Камского вдхр. ~ 16 км;
Достоинство: позволяет получать большое количество гидравлических характеристик: уклоны, максимальные и средние скорости потока в любом створе, плановая ориентация струй в потоке, учет внешних факторов (скорость и направление ветра).
Цель: определение уровней воды и начальных динамических характеристик для 3D-модели.

Объект: все водохранилище (Магнитогорское ~20 км,
Камское ~ 350 км );
Достоинство: позволяет оперативно получить оценки гидравлических и гидрологических параметров потока;
Цель: определение граничных условий для 2D-модели (уровни воды, уклоны)

5

Конференция «Наука будущего» 14-17 мая 2019 года г. Сочи

2,43 м3/с
Расход по р. Добрянка – 12 м3/с
Уровень воды в модели – 108,5 м БС
Забор и сброс воды, осуществляемый Пермской ГРЭС – 41 м3/с
Температура сбрасываемой воды в районе выхода из сбросного канала в Камское водохранилище примерно – 26 ˚С
Фоновая температура по водохранилищу – 17 ˚С
Ветер северный – 5 м/с

Моделирование распространения теплового пятна в июле 2014 года.

Численное моделирование. Тестовые расчеты.

6

Конференция «Наука будущего» 14-17 мая 2019 года г. Сочи

измерения

7

Конференция «Наука будущего» 14-17 мая 2019 года г. Сочи

эксперимент

Тестовое моделирование для случая июль 2014 года.

8

Конференция «Наука будущего» 14-17 мая 2019 года г. Сочи

17 июля 2014 года (синим)
и верификационного расчета (красным)

Схема расположения вертикалей

Оценка по критерию Тейла

Т= 0,11

9

Конференция «Наука будущего» 14-17 мая 2019 года г. Сочи

глубине 5 м

Векторное поле скоростей на глубине 10 м

Поле распределения температуры (°С)
в поверхностном слое

10

Конференция «Наука будущего» 14-17 мая 2019 года г. Сочи

14-17 мая 2019 года г. Сочи

глубине 5 м

Векторное поле скоростей на глубине 10 м

Поле распределения температуры (°С)
в поверхностном слое

12

Конференция «Наука будущего» 14-17 мая 2019 года г. Сочи

режиме работы ОАО «ММК»

13

Распределение температуры воды на поверхности (°С)

Распределение температуры воды на глубине 2 м от поверхности (°С)

Конференция «Наука будущего» 14-17 мая 2019 года г. Сочи