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龍圖騰網(wǎng)恭喜中國(guó)水利水電科學(xué)研究院申請(qǐng)的專利電廠深層取水構(gòu)筑物的取水邊界層估算方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN119089826B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-09發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202411220655.X，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/28；該發(fā)明授權(quán)電廠深層取水構(gòu)筑物的取水邊界層估算方法是由韓瑞;曾利;趙懿珺;曹冉冉;紀(jì)平;冷乾坤;楊嘉設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2024-09-02向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本電廠深層取水構(gòu)筑物的取水邊界層估算方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明涉及電廠深層取水構(gòu)筑物的取水邊界層估算方法，包括：建立包括海域環(huán)境及深層取水構(gòu)筑物的三維取水流場(chǎng)模型；基于物理模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證流場(chǎng)模型；深層取水構(gòu)筑物取水進(jìn)流特點(diǎn)及流場(chǎng)分析；基于離散顆粒示蹤的深層取水構(gòu)筑物取水邊界層分析；深層取水構(gòu)筑物的取水邊界層確定。本發(fā)明在使用深層取水構(gòu)筑物進(jìn)行取水時(shí)，綜合考慮取水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)特征、深層取水進(jìn)流特點(diǎn)、環(huán)境流場(chǎng)變化等多重因素，對(duì)取水環(huán)境水體的影響范圍進(jìn)行取水邊界層估算，確定深層取水構(gòu)筑物取水時(shí)對(duì)環(huán)境水體的影響特征。本發(fā)明為明確深層取水構(gòu)筑物取水運(yùn)行對(duì)環(huán)境水體的影響范圍，提升核電取水安全性提供了科學(xué)的依據(jù)。

本發(fā)明授權(quán)電廠深層取水構(gòu)筑物的取水邊界層估算方法在權(quán)利要求書中公布了：1.電廠深層取水構(gòu)筑物的取水邊界層估算方法，其特征在于，所述的方法的步驟如下：步驟1，建立包括海域環(huán)境及深層取水構(gòu)筑物的三維取水流場(chǎng)模型：建立包括深層取水構(gòu)筑物在內(nèi)的三維取水流場(chǎng)模型，獲取取水海域地形、環(huán)境水流條件、岸線特征，以及深層取水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)尺寸、取水流量、取水流速、取水深度，建立三維取水流場(chǎng)模型，劃分計(jì)算網(wǎng)格，確定流場(chǎng)模擬的邊界條件、初始條件并選擇合適的計(jì)算參數(shù)，模擬包含深層取水構(gòu)筑物以及取水影響海域在內(nèi)的流場(chǎng)變化；流場(chǎng)計(jì)算控制方程如下： 其中：u為時(shí)均速度，t為時(shí)間，p為壓力，ρ為水體密度，μeff為湍動(dòng)有效粘度，k為湍動(dòng)能，I為二階單位張量，αk為湍動(dòng)能普朗特?cái)?shù)，ε為湍動(dòng)耗散率，αε為湍動(dòng)耗散率普朗特?cái)?shù)，Gk為平均速度梯度引起的湍動(dòng)能產(chǎn)生項(xiàng)，C1ε和C2ε為常數(shù)系數(shù)，取值分別為1.42、1.68；步驟2，基于物理模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證流場(chǎng)模型：在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)水槽中構(gòu)建深層取水構(gòu)筑物的正態(tài)比尺物理模型，測(cè)量各特征斷面或特征點(diǎn)的流速、流向，與數(shù)學(xué)模型的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，以確保流場(chǎng)模型的計(jì)算結(jié)果與物理模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，即流場(chǎng)模型模擬結(jié)果能夠反映深層取水流場(chǎng)分布特點(diǎn)；步驟3，深層取水構(gòu)筑物取水進(jìn)流特點(diǎn)及流場(chǎng)分析：根據(jù)驗(yàn)證后的流場(chǎng)模型的模擬結(jié)果，開展深層取水構(gòu)筑物取水進(jìn)流特點(diǎn)及取水對(duì)環(huán)境水體的影響特征分析，并為步驟4中顆粒投放控制條件的設(shè)置提供依據(jù)；步驟4，基于離散顆粒示蹤的深層取水構(gòu)筑物取水邊界層分析：在流場(chǎng)模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行離散顆粒示蹤計(jì)算，顆粒運(yùn)動(dòng)的控制方程為： 其中：m為顆粒的質(zhì)量；v為顆粒的運(yùn)動(dòng)速度；F為顆粒在流場(chǎng)中所受的合力；x為顆粒的位移；進(jìn)行示蹤計(jì)算時(shí)，將顆粒簡(jiǎn)化為移動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，即不考慮顆粒的質(zhì)量以及由此引起的在流場(chǎng)中的受力，即m＝0；示蹤計(jì)算時(shí)，采用進(jìn)行顆粒運(yùn)動(dòng)的模擬，則某一顆粒的示蹤軌跡可表述為： 其中：xt為顆粒在t時(shí)刻位置；xt+△t為顆粒在t+△t時(shí)刻位置；時(shí)間內(nèi)顆粒的位移；計(jì)算過程：顆粒投放：特征斷面處均勻一次性瞬時(shí)投放；基于深層取水構(gòu)筑物取水進(jìn)流特點(diǎn)及流場(chǎng)分析結(jié)果設(shè)置顆粒投放控制條件，包括顆粒的投放初始位置、投放寬度及投放水深；顆粒投放初始位置設(shè)置：基于流場(chǎng)分析結(jié)果，以保證該位置處環(huán)境來流不受取水構(gòu)筑物的影響為準(zhǔn)，即投放初始時(shí)刻，顆粒可均勻分布；投放寬度設(shè)置：基于深層取水構(gòu)筑物取水進(jìn)流特點(diǎn)分析結(jié)果，以保證該斷面寬度足夠?qū)挒闇?zhǔn)；投放深度：在不同水深深度投放顆粒，投放水深深度間隔盡量小，以獲得顆粒在水平及垂向的示蹤軌跡；步驟5，深層取水構(gòu)筑物的取水邊界層確定：垂直環(huán)境來流方向上，分析顆粒的示蹤軌跡，能夠進(jìn)入取水構(gòu)筑物中的示蹤顆粒組成的最大包絡(luò)范圍即為當(dāng)前情況下的深層取水構(gòu)筑物的取水邊界層，其中：垂直環(huán)境來流方向上，進(jìn)入取水構(gòu)筑物內(nèi)部的示蹤顆粒的最大寬度為取水影響最大寬度；垂直環(huán)境來流方向上，統(tǒng)計(jì)投放深度方向，能夠進(jìn)入取水構(gòu)筑物內(nèi)部的示蹤顆粒的最大厚度為取水影響最大厚度，其中，顆粒初始位置在取水構(gòu)筑物上沿，相應(yīng)的厚度為取水構(gòu)筑物上沿以上影響厚度，記為Sup，顆粒初始位置在取水構(gòu)筑物下沿，相應(yīng)的厚度為取水構(gòu)筑物下沿以下影響厚度，記為Sdown；取水構(gòu)筑物進(jìn)流窗口高度記為D；深層取水構(gòu)筑物垂向影響厚度Stotal為：Stotal＝Sup+D+Sdown；取水邊界層包絡(luò)面積可以表征深層取水構(gòu)筑物在垂直水流方向上影響環(huán)境水體的最大面積，其估算公式為： 式中：A為垂直環(huán)境來流方向上取水邊界層包絡(luò)面積；H為環(huán)境水深；h為顆粒投放深度；B’為對(duì)應(yīng)顆粒投放深度在水平方向上的包絡(luò)寬度。

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