火电厂空冷系统数值仿真计算

北京大学方达时空数字仿真技术研究所从2003年起开始参与我国的火电厂直接空冷系统的设计改进工作。我们的主要任务是在电厂的设计阶段与各大电力设计院合作，通过计算机仿真计算为设计单位选择最优的设计参数，包括火电厂的空冷平台与其它建筑物间的布局、空冷平台的高度、空冷平台挡风墙的高度、风机的迎风面速度等。通过我们的计算工作可以为设计单位和厂家招标提供很有价值的参考依据，为火电厂直接空冷系统的建设带来极大的经济效益。至今我们已经和全国十余家火电厂和几大电力设计院有过良好的合作，我们的工作同时也获得GEA和巴克杜尔公司外国专家的高度评价。
　　目前我们的一个新的服务领域是为已经开始生产的火电厂直接空冷系统提供运行情况的预测和改良方案。国内采用直接空冷的电厂遇到的一个普遍问题是不能在全年内都保证满负荷发电，主要原因就是高温和外界环境大风对直接空冷系统正常运行影响很大。我们目前可以预测电厂在各种环境条件下运行的汽轮机背压值，并可以为在一定程度上降低汽轮机背压值提供合理的工程建议。
针对目前已有水冷电厂改建成空冷电厂的问题，原有的建筑物会对空气冷凝器存在较大的影响，而且不同电厂的改造方案也不尽相同，会比新建的空冷电厂存在更多的技术困难，极端情况例如高温大风有可能造成电厂跳闸，有必要预先进行一定的研究。
　　无论对于处于设计阶段的电厂还是已经投产的电厂，我们都可以为厂方工程师提供方便实用的满发情况下气象条件与汽轮机背压值相对应的操作手册。厂方工程师可以根据手册针对不同的气象条件（尤其是外界高温大风容易导致汽轮机背压值过高的情况）查出相应的背压值，及时做出调整，避免极端情况下发生跳闸。

通过数值模拟解决实际问题的优越性
　　数值模拟技术是上世纪五十年代出现的一个以计算数学为基础，以大型计算机为工具，来模拟仿真物理过程的研究方法，随着理论和技术的进步，计算研究方法已经和理论方法、试验方法并列，成为第三种基本的科学研究方法。近十年来计算机技术飞速发展，数值模拟技术也逐步开始实用化，在工业和工程设计中起到举足轻重的作用。相对实验方法，数值模拟技术在空冷系统的研究中有着独有的优势，这种优势主要体现在以下三个方面：
1.不受地形地貌的影响，空间范围几乎不受限制。
2.可以任意设定风向、风速、环境温度和蒸汽温度，较真实的模拟流场，包括所有矢量场（如速度场）和所有标量场（如温度场、密度场和压力场等），且自动满足所有相似性参数和相似律。
3.计算结果可以直接提供汽轮机的背压，结论直截了当、清晰明确。

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