| 【中文题名】 | 大亚湾核电站海域三维分层潮流场和物质场数值模拟研究 |
| 【英文题名】 | Numerical Simulation of the Flow Field and Material Field Using a Three Dimensional Model: Application to the Sea Nearby Daya Bay Nuclear Power Station |
| 【学科专业】 | 凝聚态物理 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-4-20 |
| 【中关键词】 | 三维模型,数值模拟,潮流场,物质场,, |
| 【英关键词】 | three dimensional model,flow field,material field,numerical simulation, |
| 【分类导航】 | 天文学、地球科学>海洋学>海洋基础科学>海洋水文学>海洋动力学> |
| 【论文摘要】 | 为了有效解决能源问题，广东省多年来大力发展核电事业，在新建核电站的同时，评估现有核电站对周围海洋生态环境的影响尤为重要。核电站液态排放物及海域内各类水生物均伴随着潮流而输运，有效模拟预测出各时刻核电站附近海域的潮流场与物质场极为关键。
本论文主要针对大亚湾核电站附近海域，建立直角坐标系和σ坐标系下三维分层潮流和对流扩散方程的数学模型。根据目前国内外的研究现状和课题组已有的科研经验，本文选取有限差分方法，采用均匀网格划分计算区域；具体差分格式上，选用中心差分和迎风格式差分；垂直涡动粘性系数通过混合长度理论公式计算得到。此外，本文在计算稳定性与精确性的分析检验、各向扩散系数的确定、实际编程中程序的优化等方面进行细致的探索，加以初始条件及边界条件处理，利用计算机编程实现，数值模拟出核电站附近海域的水位、流速和核电站液态排放物的浓度。
利用实测数据与之进行对比，有效验证了直角坐标系和σ坐标系下三维分层潮流方程和对流扩散方程数值模拟结果的正确性，总结出潮流场和物质场的分布规律。对比分析不同坐标系下模拟计算出的数据图像，找出细节差异，总结得到大亚湾附近海域三维分层模型的有效数值模拟方法。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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Abstract |
5-8 |
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第一章 前言 |
8-13 |
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1.1 研究背景和意义 |
8-9 |
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1.2 国内外研究的现状和进展 |
9-10 |
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1.3 研究的内容和方法 |
10-12 |
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1.4 大亚湾海域自然环境 |
12-13 |
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第二章 直角坐标系下三维分层模型的数值模拟 |
13-32 |
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2.1 直角坐标系下三维潮流和对流扩散的基本方程 |
13-14 |
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2.2 直角坐标系下三维潮流方程分层模式 |
14-19 |
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2.2.1 层内平均运动方程 |
17-18 |
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2.2.2 连续性方程 |
18-19 |
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2.3 直角坐标系下三维对流扩散方程分层模式 |
19-20 |
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2.4 直角坐标系下三维潮流方程分层模式的矩阵格式 |
20-23 |
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2.5 直角坐标系下三维对流扩散方程分层模式的矩阵格式 |
23-25 |
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2.6 潮余流的计算 |
25-26 |
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2.7 初始条件和边界条件的处理 |
26-29 |
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2.7.1 潮流场计算中的初始条件和边界条件 |
26-29 |
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2.7.2 物质场计算中的初始条件和边界条件 |
29 |
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2.8 参数选取 |
29-32 |
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2.8.1 时间空间步长的选取 |
29-30 |
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2.8.2 涡动粘性系数的选取 |
30-31 |
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2.8.3 扩散系数的选取 |
31-32 |
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第三章 σ坐标系下三维分层模型的数值模拟 |
32-43 |
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3.1 σ坐标系下三维潮流和对流扩散的基本方程 |
32-33 |
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3.2 σ坐标系下三维潮流方程分层模式 |
33-36 |
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3.2.1 层内平均运动方程 |
34-35 |
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3.2.2 连续性方程 |
35-36 |
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3.3 σ坐标系下三维对流扩散方程分层模式 |
36-37 |
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3.4 σ坐标系下三维潮流方程分层模式的矩阵格式 |
37-40 |
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3.5 σ坐标系下三维对流扩散方程分层模式的矩阵格式 |
40-43 |
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第四章 数值模拟结果分析 |
43-76 |
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4.1 潮流场计算 |
43-45 |
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4.1.1 潮流场验证计算 |
43-45 |
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4.1.2 潮流场模拟计算 |
45 |
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4.2 物质场验证计算 |
45 |
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4.3 结论 |
45-76 |
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4.3.1 潮流场物质场分布规律 |
45-46 |
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4.3.2 不同坐标系下模型及结果间的差异 |
46-76 |
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参考文献 |
76-78 |
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在学期间发表的论文及科研成果清单 |
78-79 |
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致谢 |
79 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.39336 |
