本发明涉及一种基于封闭开边界方式的电厂暗涵取水卷吸率计算方法，是一种环境水力学计算方法，是一种适用于滨海电厂暗涵取水型式的电厂取水卷吸率计算方法。
背景技术：
1、滨海核电厂运行过程需要通过取水系统从海水取水以冷却机组。取水系统发生堵塞时会造成机组被迫降功率或停机，严重时甚至引发核安全事故。取水口对堵塞物的卷吸已成为影响核电站冷源安全的重大风险隐患，冷源安全问题日益受到重视。核电厂通常采用的取水型式包括明渠取水和暗涵取水两种，我国已建成的电厂较多采用明渠取水型式，但随着国内核电厂建设日趋繁盛，新建的电厂中暗涵取水型式日渐广泛应用。针对明渠取水的型式，由于取水明渠导流堤的存在，电厂取水卷吸率计算方法相对比较成熟，通常直接统计进入取水明渠内的粒子数，由此得到进入取水明渠内的粒子数与已投放粒子总数之比，即取水卷吸率。但是对于暗涵取水型式，取水口位于开阔水域，周边没有取水工程结构物的掩护，常规的类似取水明渠取水型式的取水卷吸率计算方法不再适用。目前缺乏相对便捷、可行的电厂暗涵取水卷吸率计算方法。当前有学者应用全三维的计算流体力学(cfd)软件，对电厂取水暗涵进行精细化模拟，以此计算暗涵取水卷吸率。但由于全三维cfd模拟的计算量大、花费时间长，在工程实际应用中存在一定的困难，尤其在取水方案比选阶段，无法满足有限的时间内多方案模拟比选的要求。因此如何相对快捷、有效地计算电厂暗涵取水方式的取水卷吸率是一个需要解决的问题。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种基于封闭开边界方式的电厂暗涵取水卷吸率计算方法。所述的方法针对暗涵取水型式的核电厂，利用二维水动力数学模型及示踪粒子方法，提出了一种基于封闭开边界处理方式的电厂暗涵取水卷吸率计算方法。为核电厂取水安全预警以及应急措施的规划和设计提供科学依据。
2、本发明是一种基于封闭开边界方式的电厂暗涵取水卷吸率计算方法，所述方法的步骤如下：
3、步骤1，建立二维水动力数学模型：在笛卡尔坐标系下的计算模型控制方程如下：
4、连续方程：
5、运动方程：
6、x方向：
7、
8、y方向：
9、
10、上式中：t为时间，x，y为笛卡尔坐标；η为水位，h＝d+η为总水深，d为静水深；为x方向的水深平均速度，为y方向的水深平均速度：z为笛卡尔坐标；f为柯氏力参数，f＝2ωsinφ，其中：ω为旋转角速度，φ为地理纬度；g为重力加速度；ρ为水的密度，ρ0为参考水密度；pa为大气压力；a为涡粘性系数；τb＝(τbx,τby)为底部应力，τbx为τb的x方向分量，τby为τb的y方向分量，cf为阻力系数，床底上部流速；τs＝(τsx,τsy)为水面风应力，τsx为τs的x方向分量，τsy为τs的y方向分量，ρa为空气密度，cd为空气阻力系数，水面上空10m处风速；s为源汇项。
11、步骤2，计算域中暗涵取水口的封闭开边界设置：在包含电厂暗涵取水口在内的计算域中，依据电厂暗涵取水型式的设计方案(位置、形状、尺寸等)，将暗涵取水口设置为封闭的开边界(边界内为非计算域)，以此为基础生成数学模型所需的网格文件。
12、步骤3，给定表征暗涵取水口的封闭开边界的边界条件：依据电厂运行的取水流量条件，对表征暗涵取水口的封闭开边界进行边界条件的给定。
13、步骤4，建立二维粒子追踪数学模型：以水动力模型为基础，采用示踪粒子的方法，建立漂浮物运移轨迹模拟的粒子追踪数学模型；模拟计算中主要考虑水流的携带作用，不考虑漂浮物形状等的影响；粒子运动轨迹模拟控制方程如下：
14、dxt＝a(t，xt)dt+b(t，xt)ξtdt式中：xt为t时刻粒子位置，a(t，xt)为流、风影响产生的漂流移动项，b(t，xt)为分子运动、湍流产生的扩散项，ξt为随机数；
15、步骤5，粒子运移轨迹的模拟：模拟计算域内示踪粒子的运移轨迹，分析粒子在暗涵取水口近区的分布情况。
16、步骤6，电厂暗涵取水卷吸率的计算：统计在取水抽吸作用下流出表征暗涵取水口的封闭开边界(即吸入暗涵取水口)的粒子数，计算电厂暗涵取水卷吸率随时间的变化，所述的暗涵取水卷吸率ψ为流出封闭开边界的粒子数m与当前已投放粒子总数m之比：
17、
18、本发明产生的有益效果是：本发明针对暗涵取水型式的电厂为研究对象，建立二维水动力数学模型，模型中将暗涵取水口设置为封闭的开边界并依据电厂运行的取水流量给定边界条件，在此基础上采用示踪粒子方法模拟计算漂浮物的运移轨迹，统计粒子在取水抽吸作用下吸入暗涵取水口的数量，计算电厂暗涵取水卷吸率。本发明提出了一种工程上可行的、相对快捷、有效的电厂暗涵取水卷吸率的计算方法。为核电厂取水安全预警以及应急措施的规划和设计提供科学依据。
1.一种基于封闭开边界方式的电厂暗涵取水卷吸率计算方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：
