[發(fā)明專利]用于數(shù)值模擬中的率定模型水閘及其概化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810543500.8
• 申請(qǐng)日: 2018-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108867574B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃本勝;郭磊;邱靜;譚超;黃廣靈;劉達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東省水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): E02B7/26
• 分類號(hào): E02B7/26;E02B7/36;G06F30/28;G06F30/20
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于數(shù)值模擬中的率定模型水閘，包括水槽和設(shè)在水槽中的至少一個(gè)閘門裝置，水槽包括槽底和設(shè)在槽底兩側(cè)的側(cè)壁，閘門裝置包括可上下移動(dòng)的門板，門板橫跨兩個(gè)側(cè)壁。本發(fā)明還公開(kāi)了一種用于數(shù)值模擬中的率定模型水閘的概化方法。有益效果：可簡(jiǎn)化其率定模型的網(wǎng)格、提高其計(jì)算精度、減小其計(jì)算量并縮短其計(jì)算時(shí)間，其水閘參數(shù)可靈活調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水閘全開(kāi)、部分開(kāi)啟及關(guān)閉狀態(tài)下水流過(guò)流狀態(tài)的快速模擬和復(fù)演。本發(fā)明涉及流體動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬計(jì)算領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流體動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬計(jì)算領(lǐng)域，特別涉及用于數(shù)值模擬中的率定模型水閘及其概化方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著計(jì)算流體力動(dòng)力學(xué)(CFD)的快速發(fā)展及計(jì)算機(jī)技術(shù)的日新月異，流體的數(shù)值模擬成為研究復(fù)雜水力學(xué)問(wèn)題的重要技術(shù)手段和方法，通過(guò)建立連續(xù)、動(dòng)量和能量方程，采用一定的數(shù)值計(jì)算方法，借助計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力及程序化的計(jì)算過(guò)程，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜水力學(xué)問(wèn)題的過(guò)程在線，并對(duì)包括流速、壓力、水位等重要參數(shù)的實(shí)時(shí)過(guò)程模擬計(jì)算。近年來(lái)，隨著水利工程的大量建設(shè)，包括橋梁、碼頭、水閘等，對(duì)大江大河的水勢(shì)、水位、流速及通量造成影響，從而對(duì)包括河道防洪、堤防安全、水環(huán)境質(zhì)量等產(chǎn)生影響。為此，開(kāi)展數(shù)值模擬研究，可為水利工程的建設(shè)的決策提供依據(jù)，是當(dāng)前一種重要的研究手段和方法。

現(xiàn)有技術(shù)中，常規(guī)的水閘概化方法是：改變河道地形狀態(tài)，在水閘處進(jìn)行加密網(wǎng)格布置，從而從形體上模擬出水閘，包括閘門和閘墩等，其技術(shù)缺陷在于：這種方法要求建立復(fù)雜的坐標(biāo)系，且若水閘相對(duì)水域較小情況下，需要的網(wǎng)格數(shù)量較多，計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)。

現(xiàn)有技術(shù)中，另一種常規(guī)的水閘概化方法是：采用靜態(tài)糙率的方法，通過(guò)調(diào)節(jié)水閘處的網(wǎng)格糙率，來(lái)模擬水閘對(duì)水流的影響，其技術(shù)缺陷在于：水流本身也對(duì)這種虛擬糙率產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致靜態(tài)糙率的精度降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于數(shù)值模擬中的率定模型水閘及其概化方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水閘全開(kāi)、部分開(kāi)啟及關(guān)閉狀態(tài)下水流過(guò)流狀態(tài)的快速模擬和復(fù)演。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案：一種用于數(shù)值模擬中的率定模型水閘，包括水槽和設(shè)在水槽中的至少一個(gè)閘門裝置，水槽包括槽底和設(shè)在槽底兩側(cè)的側(cè)壁，閘門裝置包括可上下移動(dòng)的門板，門板橫跨兩個(gè)側(cè)壁。

作為改進(jìn)，閘門裝置還包括支架，支架包括第一立柱和第二立柱，門板的兩側(cè)與第一立柱和第二立柱之間分別設(shè)有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。

作為改進(jìn)，導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括分別設(shè)在門板兩側(cè)的導(dǎo)槽和分別設(shè)在第一立柱和第二立柱上的導(dǎo)軌，導(dǎo)槽與導(dǎo)軌之間滑動(dòng)配合。

作為改進(jìn)，支架的頂部設(shè)有提升裝置，提升裝置與門板之間設(shè)有鏈條，提升裝置內(nèi)設(shè)有與鏈條配合的鏈輪，鏈輪由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)與外部計(jì)算機(jī)連接。

作為改進(jìn)，支架還包括第三立柱和第四立柱，第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱矩形分布。

作為改進(jìn)，兩個(gè)側(cè)壁上分別設(shè)有內(nèi)凹的安裝槽，第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱分別嵌入安裝槽內(nèi)。

一種用于數(shù)值模擬中的率定模型水閘的概化方法，使用率定模型水閘進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。

作為改進(jìn)，設(shè)定門板的下邊緣與槽底之間的距離為水閘開(kāi)度e，設(shè)定水槽中的水體流速為v，設(shè)定水槽中的水位高度為h，設(shè)定糙率n＝A1×e+A2×v+A3×h，其中0.01≤A1≤0.015，其中0.015≤A2≤0.018，其中0.026≤A3≤0.038。

作為改進(jìn)，進(jìn)行多次試驗(yàn)，在每次試驗(yàn)中設(shè)置不同的水閘開(kāi)度e、水槽中的水體流速為v或水槽中的水位高度為h。

有益效果：可簡(jiǎn)化其率定模型的網(wǎng)格、提高其計(jì)算精度、減小其計(jì)算量并縮短其計(jì)算時(shí)間，其水閘參數(shù)可靈活調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水閘全開(kāi)、部分開(kāi)啟及關(guān)閉狀態(tài)下水流過(guò)流狀態(tài)的快速模擬和復(fù)演。

附圖說(shuō)明