[發明專利]孔板厚度對孔板能量損失系數的影響關系計算方法

有效

• 申請號: 201510399863.5
• 申請日: 2015-07-06
• 公開（公告）號: CN105045987B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 艾萬政
• 申請（專利權）人: 浙江海洋學院
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/28
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 景豐強;袁忠衛

本發明涉及一種孔板厚度對孔板能量損失系數的影響關系計算方法，利用RNGk?ε計算模型分別計算不同孔徑比和厚徑比工況下的孔板能量損失系數，從而形成一孔板能量損失系數數組，將孔板能量損失系數數組中的數據繪制成曲線，在孔板能量損失系數經驗計算公式的基礎上，擬合前述曲線獲取計算孔板厚度對孔板能量損失系數的影響關系方程。該孔板厚度對孔板能量損失系數的影響關系計算方法能夠更加準確的計算孔板能量損失系數，從而應用于工程設計中。

技術領域

本發明涉及水利工程技術領域，具體涉及一種孔板厚度對孔板能量損失系數的影響關系計算方法。

背景技術

隨著水電事業的快速發展，在水電工程項目中，高壩的使用越來越多，根據期刊《水利學報》2006年的37(12)刊中的論文《我國高壩濺射的現狀和面臨的挑戰》的記載內容，四川省錦屏一級水電項目和雙江口水電站，它們的大壩高度分別達到了305m和315m。如此高的大壩，其下泄的水流具有巨大的能量，如何將高壩下泄的巨大能量消殺掉，以保護大壩及下游河道的安全，一直是擺在廣大水電工作者面前的一大重要課題。

如圖1所示，孔板消能借助其特殊的體型，使得水流經過孔板時會產生突縮和突擴，從而形成強紊動和強剪切，以達到消能的目的。孔板具有結構簡單、安裝方便、消能效率高的特點，在未來水電消能中有著重要的應用前景。

國內外圍繞著孔板消能的水力學特性開展了大量的研究工作，其研究領域也主要聚焦在孔板的能量損失系數及初生空化數，孔板的能量損失系數體現了孔板的消能效率，孔板的初生空化數體現了孔板抗空蝕破壞的能力。已有的研究表明，孔板能量損失系數越大，則孔板的消能效果越好；孔板的初生空化數越大，孔板也越容易遭受到空蝕破壞。

根據期刊《Flow Measurement and Instrumentation》在1998年8(2)刊中由Kim等人發表的論文《Effects of cavitation and plate thickness on small diameterratio orifice meters》記載的內容，以及Takahashi和Matsuda在論文《Cavitationcharacteristics of restriction orifices》中記載的內容可知，可以獲知孔板的初生空化數及能量損失系數主要與孔徑比β密切相關(β＝d/D，其中d是孔板的直徑，D是泄洪洞直徑)，β越大，孔板的初生空化數越小，孔板抗空蝕破壞能力越強，但孔板的能量損失系數同時也越小，消能效果也會變差。

根據期刊《水利發電學報》在1994(3)刊中論文《孔板消能工的體型對隧洞泄洪消能的影響》的記載內容，以及期刊《水利水電技術》在1993(6)刊中的論文《多級孔板消能系數問題探討》的記載內容可知，當雷諾數小于10⁵數量級時，孔板的初生空化數及能量損失系數均隨雷諾數的增大有少量的增大趨勢。又根據期刊《四川大學學報(工程科學版)》在2001年33(3)刊中論文《消能孔板空化特性的數值模擬》的記載內容，以及期刊《說動力學壓就與進展》在1987年A2(3)刊中的論文《管流中孔板消能的試驗研究》的記載內容可知，當雷諾數大于10⁵數量級時，雷諾數對孔板的能量損失系數及初生空化數幾乎無影響，此時可忽略雷諾數對能量損失的影響。