A Magyar Hidrológiai Társaság XXXII. Országos Vándorgyűlése (Szeged, 2014. július 2-4.)

11. szekció. A HIDROLÓGIA, HIDRAULIKA IDŐSZERŰ KÉRDÉSEI - 15. Dr. Rátky István (nyugdíjas): A Paksi Atomerőmű dunai hűtővíz hőcsóvájának számítása

RátkyI.-6-Paks, dunai hőcsóva

2.3.2. A 3D hőtranszport modell arányosítása

Az alapegyenletek levezetését ismerve természetes, hogy elméletileg is különböző a (Dnb)2D és a (DHb)3D diffúziós együttható. Mégis sokszor elfeledkezünk erről. Különösen ha már van arányosításunk, vagy becslésünk (Dnb)2D-re és tévesen úgy gondoljuk elfogadható közelítés ugyanezt alkalmazni 3D-re is. Fontossága miatt ismételten hangsúlyozzuk, hogy ezek a fizikai jelentéssel is bíró mennyiségek modell-függő arányosítási paraméterek. Számértékük nem csak a skalármennyiség diffúzióját (szétosztását) adják meg, hanem a konkrét 2D vagy 3D modell minden közelítésének hibáját javító, arányosítást is magukba foglalják.

Tehát szigorúan még az sem fogadható el (maximum csak közelítésként), hogy egy másik 3D modellrendszerrel arányosított paramétert használjunk. Sőt ugyanavval a programmal mások által végzett arányosításnál a részleteket is tudni kell: a számított paraméter érvényességi tartományát; más, közvetve befolyásoló változók értékkészletét (pl. érdességi együtthatók, horizontális és vertikális viszkozitási paraméterek stb.); numerikus változók intervallumait (pl. Ax, Ay, Az és At stb.); az alkalmazott elméleti, numerikus technikákat (pl. a turbulencia figyelembevételének módját: k-e vagy algebrai modell stb.). Ezek mind befolyásolják az aktuális bearányosítási paramétereket.

Az 1. táblázat (Dnb)3D fejlécű oszlopa tartalmazza a 3D-s modellel történő arányosítás paramétereit. Hasonló logikai megfontolások alapján, mint a 2D-nél itt is egy konstans háttár horizontális diffúziós együtthatót (Dh)3d = 0,15m2/s-otfogunk használni a mértékadó számításokhoz.

Az arányosítás folyamán a különböző, felvett együtthatók tájékoztatást adtak T+soo.max-nak (DHb)3D-re való érzékenységére is (A vizsgálat eredményeit a 3. pontban részletezzük).

Az arányosítással kapcsolatos általános következtetések:- Természetes, hogy az eltérő hidrológiai-hidraulikai körülmények miatt különböző arányosítási paramétereket kapunk

A numerikus modell nem tudja tökéletesen leírni a valóságos jelenséget, hiszen ez csak annak egy modellje.- Az viszont meglepő, hogy a határfeltételek (QD, Qmv, Td, Tmv) viszonylag nem nagy változására az arányosítási paraméterek ekkora intervallumot fognak át Pl. (DHb)2D~ 0,38-1,4 m2/s.

Összehasonlítva a hidrodinamikai arányosítási paraméterekkel: az érdesség (simasági együttható) ekkora - több mint háromszoros - változása óriási vízszint és sebesség változásokat eredményezne.- A 2D-s és a 3D-s együtthatók között ilyen nagy a különbség.

Ennek oka, az elméleti, fizikai tartalmon túl az, hogy a 3D-s számításnál a ’végleges’ diffúziós együttható egy részét a háttér érték mellett egy turbulens modell - esetünkben a k-e - számítja.- Ugyanakkor - mint már említettük, - nem az a lényeg, hogy egy arányosítási paraméternek mekkora az ingadozása, hanem az hogy ez az ingadozás mekkora változást (hibát) eredményez a számított hőmérsékletben.- Ha több mérés alapján tudtunk arányosítást végezni, a kapott és eltérő arányosítási paraméterekből, a további számításhoz alkalmazni kívánt érték meghatározásához, az érzékenység vizsgálat eredményeit is figyelembe kell venni.

2.4. Igazoló futtatások

A mérésekre történő arányosításkor a megfelelő diffúziós együtthatók felvételéig több értékkel kellett „lefuttatni” egy-egy változatot, (volt olyan eset, hogy 8 db különböző érték után találtuk meg a megfelelőt). Kevesebb mérésből is lehetett volna arányosítani és néhányat pedig felhasználni a további számításokhoz az ajánlott arányosítási paraméterek elfogadhatóságának igazolására. (Mint ahogy ez szokás egy hidrodinamikai modellnél.)

Mint már említettük az arányosításként használt észlelések és mérések (határfeltételek: Qd, Qmv, Td, Tmv) intervallumai közel megegyeznek az „éles” számításokhoz felvett mértékadó hidrológiai-hidraulikai állapotokkal. Ezért a próbálkozások eredményeit elfogadtuk a modellek (2D vagy 3D) megfelelő működése igazolásaként. Sőt, mint majd pontosabban részletezzük a következő