[發明專利]渠道非恒定流計算方法及裝置

有效

• 申請號: 201711364961.0
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108319745B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 戴瑋;章少輝;白美健;史源;李福祥
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06Q50/02
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 劉小鶴

1.一種渠道非恒定流計算方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取目標渠道的渠道內的水位高度、渠道橫斷面的底寬，以及所述渠道橫斷面的坡度夾角；

對所述目標渠道的渠道內的水位高度、渠道橫斷面的底寬，以及渠道橫斷面的坡度夾角進行優化，得到優化后的所述目標渠道的渠道內的水位高度、渠道橫斷面的底寬，以及渠道橫斷面的坡度夾角；

根據優化后的所述目標渠道的渠道內的水位高度、渠道橫斷面的底寬，以及渠道橫斷面的坡度夾角，計算所述目標渠道的非恒定流，

其中，所述渠道非恒定流公式為：

其中，所述h為所述目標渠道的渠道內的水深，所述α為渠道形狀幾何參數的第一函數，所述u為所述目標渠道中水的流速，所述β為渠道形狀幾何參數的第二函數，所述S為渠道形狀幾何參數的第三函數，所述sign為符號函數，所述n為所述目標渠道的渠道糙率系數，ζ為所述目標渠道的渠道內的水位高度，所述W為所述目標渠道的渠道橫斷面的底寬，所述θ為所述目標渠道的渠道橫斷面的坡度夾角，所述b為所述目標渠道的渠底相對高程。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述目標渠道的渠道內的水位高度、渠道橫斷面的底寬，以及渠道橫斷面的坡度夾角進行優化，得到優化后的所述目標渠道的渠道內的水位高度、渠道橫斷面的底寬，以及渠道橫斷面的坡度夾角，包括：

利用遺傳算法對所述目標渠道的渠道內的水位高度、渠道橫斷面的底寬，以及渠道橫斷面的坡度夾角進行優化，得到優化后的所述目標渠道的渠道內的水位高度、渠道橫斷面的底寬。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述目標渠道的非恒定流為所述目標渠道的渠道內的水深和流量過程信息。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述計算所述渠道的非恒定流，包括：

通過基于算子分裂的特征線法及有限差分法求解所述渠道非恒定流公式，得到所述目標渠道的渠道內的水深及流量過程信息。

5.一種渠道非恒定流計算裝置，其特征在于，所述裝置包括：

獲取模塊，用于獲取目標渠道的渠道內的水位高度、渠道橫斷面的底寬，以及所述渠道橫斷面的坡度夾角；

優化模塊，用于對所述目標渠道的渠道內的水位高度、渠道橫斷面的底寬，以及渠道橫斷面的坡度夾角進行優化，得到優化后的所述目標渠道的渠道內的水位高度、渠道橫斷面的底寬，以及渠道橫斷面的坡度夾角；

計算模塊，用于根據優化后的所述目標渠道的渠道內的水位高度、渠道橫斷面的底寬，以及渠道橫斷面的坡度夾角，計算所述目標渠道的非恒定流，其中，所述渠道非恒定流公式為：

其中，所述h為所述目標渠道的渠道內的水深，所述α為渠道形狀幾何參數的第一函數，所述u為所述目標渠道中水的流速，所述β為渠道形狀幾何參數的第二函數，所述S為渠道形狀幾何參數的第三函數，所述sign為符號函數，所述n為所述目標渠道的渠道糙率系數，ζ為所述目標渠道的渠道內的水位高度，所述W為所述目標渠道的渠道橫斷面的底寬，所述θ為所述目標渠道的渠道橫斷面的坡度夾角，所述b為所述目標渠道的渠底相對高程。

6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述優化模塊，還用于：

利用遺傳算法對所述目標渠道的渠道內的水位高度、渠道橫斷面的底寬，以及渠道橫斷面的坡度夾角進行優化，得到優化后的所述目標渠道的渠道內的水位高度、渠道橫斷面的底寬。

7.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述目標渠道的非恒定流為所述目標渠道的渠道內的水深和流量過程信息。

8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述計算模塊，還包括：

求解單元，用于通過基于算子分裂的特征線法及有限差分法求解所述渠道非恒定流公式，得到所述目標渠道的渠道內的水深及流量過程信息。