ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМОГИДРОДИНАМИКИ ПРИ СБРОСЕ ПОДОГРЕТЫХ ВОД В ОЗЕРО БАЛХАШ
DOI:
https://doi.org/10.32014/2025.2518-1726.389Ключевые слова:
тепловое загрязнение, CFD-моделирование, озеро Балхаш, подогретые воды, SST k–ω модель, гидродинамика, экологическая безопасностьАннотация
В работе представлено численное исследование теплового загрязнения при потенциальном сбросе подогретых вод из системы охлаждения атомной электростанции в прибрежную зону озера Балхаш. Целью исследования являлось определение динамики формирования и пространственного распространения теплового следа, а также оценка его влияния на гидродинамические характеристики акватории.
Для моделирования использовалась двумерная вычислительная гидродинамическая (CFD) модель, основанная на уравнениях Навье–Стокса и энергии, дополненных турбулентной моделью SST k–ω. Моделирование проводилось с использованием реальной геометрии береговой линии. Валидация модели выполнена на тестовой задаче струйного впрыска, показавшей хорошее согласие с экспериментальными данными.
Результаты моделирования показали, что уже в течение первого часа после начала сброса формируется устойчивая зона теплового загрязнения площадью около 1.5 км², где температура воды превышает фоновые значения на 0.5–1.0 K. Высокотемпературная струя постепенно трансформируется в диффузионное тепловое пятно, сохраняющееся в прибрежной зоне вследствие слабого водообмена и рециркуляции. Анализ поля скоростей выявил зоны локальной циркуляции, способствующие длительному удержанию тепла.
Научная новизна работы заключается в применении CFD-подхода для оценки термогидродинамики сброса в условиях ограниченного водообмена крупного озера с реальной морфологией береговой линии озера Балхаш. Практическая значимость заключается в возможности использования разработанной методики для прогнозирования экологических рисков и оптимизации систем охлаждения атомных и тепловых электростанций, размещаемых вблизи озёрных акваторий.
