一种通过计算流体动力学预测梯形溢流坝流量的方法
摘要文本
本发明公开了一种通过计算流体动力学预测梯形溢流坝流量的方法，基于缩尺的梯形溢流坝进行物理模型试验和数值计算，得到对应的数值模拟方法；对输出的上游坡度、下游坡度、相对坝顶宽度进行处理得到梯形溢流坝流量系数表达式，从而得到梯形溢流坝流量仅随梯形溢流坝上游总能量水头变化的表达式。在数值计算时，引入云计算以提高模拟精度和效率。在预测梯形溢流坝流量时，测得梯形溢流坝上游总能量水头或上游水深带入对应流量公式即可得到实时的梯形溢流坝流量。本发明能够准确合理地预测设置了梯形溢流坝的渠道流量。
申请人信息
- 申请人:江西省水利科学院(江西省大坝安全管理中心、江西省水资源管理中心); 南昌工程学院
- 申请人地址:330000 江西省南昌市青山湖区北京东路1038号
- 发明人: 江西省水利科学院(江西省大坝安全管理中心、江西省水资源管理中心); 南昌工程学院
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 一种通过计算流体动力学预测梯形溢流坝流量的方法 |
| 专利类型 | 发明授权 |
| 申请号 | CN202311718811.0 |
| 申请日 | 2023/12/14 |
| 公告号 | CN117408188B |
| 公开日 | 2024/3/19 |
| IPC主分类号 | G06F30/28 |
| 权利人 | 江西省水利科学院(江西省大坝安全管理中心、江西省水资源管理中心); 南昌工程学院 |
| 发明人 | 朱晓明; 许小华; 杨培生; 张霖; 袁琪亮; 石莎; 时硕硕; 崔昊旻 |
| 地址 | 江西省南昌市青山湖区北京东路1038号; 江西省南昌市高新区天祥大道289号 |
专利主权项内容
1.一种通过计算流体动力学预测梯形溢流坝流量的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：对缩尺的梯形溢流坝进行物理模型试验，建立梯形溢流坝渠道物理模型；在模型试验流量Q条件下测得物理模型试验时，沿梯形溢流坝渠道对称纵断面上、梯形溢流坝上游不同过流断面水深h；ti步骤S2：对步骤S1中建立的梯形溢流坝渠道物理模型进行数值计算，计算收敛后导出结果，通过计算流体动力学后处理软件进行后处理；在与步骤S1几何尺寸相同的梯形溢流坝的条件下，计算得到相同模型试验流量Q条件下测得数值模拟时，沿梯形溢流坝渠道对称纵断面上、梯形溢流坝上游不同过流横断面对应水深H；ti步骤S3：对步骤S2中数值模拟时对应水深H数据集与步骤S1中物理模型试验时对应水深h数据集进行逐点对比，找到所有数值逐点相对误差绝对值均不超过η%的计算工况，即|H-h|/h≤η%，输出对应的数值模拟方法；iiiii步骤S4：根据梯形溢流坝的流量Q表达式Q=Cb(2gH)得到梯形溢流坝流量系数C的表达式；其中b为渠道宽度，g为重力加速度，H为梯形溢流坝上游总能量水头；A、B、C、k和/>为常数系数，/>为相对坝顶宽度，θ表示上游坡度，θ表示下游坡度；d031/2d0ud步骤S5：对不同几何条件的梯形溢流坝进行计算流体动力学计算，采用统计产品与服务解决方案SPSS软件对相对坝顶宽度，上游坡度θ，下游坡度θ和梯形溢流坝流量系数C进行非线性拟合，得到常数系数A、B、C、k和/>的具体值记为/>和/>，将常数系数具体值反代入梯形溢流坝流量系数C的表达式，得到梯形溢流坝流量系数表达式；uddd步骤S6：将步骤S5得到的梯形溢流坝流量系数表达式代入步骤S4梯形溢流坝的流量Q表达式，得到梯形溢流坝的流量Q的表达式为：
；将坝顶宽度L、坝顶高度h、上游坡度θ和下游坡度θ安置在梯形溢流坝给定渠道宽度b中，实时测得梯形溢流坝上游总能量水头H，求得梯形溢流坝中的实时流量；或者测得梯形溢流坝上游水深H求解可得梯形溢流坝的流量Q。cLud0p