[發明專利]船閘輸水閥門段廊道頂高程的確定方法

有效

• 申請號: 201811053400.3
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109117588B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 胡亞安;李中華;薛淑;嚴秀俊;劉本芹;李君;郭超;王新
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/13
• 代理公司: 北京尚德技研知識產權代理事務所(普通合伙) 11378
• 代理人: 陳曉平;嚴勇剛

1.船閘輸水閥門段廊道頂高程的確定方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：根據船閘工作水頭，通過分級防空化技術初步確定輸水閥門防空化措施，包括主動防空化技術、被動防空化技術、主動與被動相結合的防空化技術；

步驟二：根據步驟一初步確定的防空化措施確定相應的輸水閥門相對空化數控制標準：主動防空化技術σ/σ_i≥1.0；主動與被動相結合的防空化技術σ/σ_i≥0.5；完全被動防護技術σ/σ_i≥0.1；σ為水流空化數，σ_i為水流臨界空化數，表征水流處于臨界空化狀態,σ/σ_i為相對空化數；

步驟三：根據船閘工作水頭、閘室尺寸、設計輸水時間，通過《船閘輸水系統設計規范》以下公式計算輸水閥門處廊道斷面面積ω；

式中，ω——輸水閥門處廊道斷面面積，m²；C——計算閘室水域面積，m²；ΔH——工作水頭，m；μ₀——閥門全開時的流量系統，根據已有船閘研究成果；T——閘室灌水時間，s；α——系數，與閥門有關的系數；k_v——取k_v＝0.7；

步驟四：根據步驟三計算的輸水閥門處廊道斷面面積ω和系纜力設計標準，采用下式確定輸水閥門開啟時間t_v；

a＝l_B/l_C

b＝l_H/l_C

式中，k_r——與閥門門型有關的系數；P_L——船舶允許縱向力，kN；W——船舶、隊排水量，T；ω_c——閘室初始過水橫斷面面積，m²；χ——船舶浸水橫斷面面積，m²；l_C——船舶換算長度，m；l_B船首離上閘首距離，m；l_H—船尾離下閘首距離，m；

步驟五：根據Bernoulli方程，建立船閘通過輸水廊道輸水的非恒定流方程組為下式，用迭代和差分法求解方程組，得到船閘輸水過程的流量過程線、水位過程線；獲得輸水閥門開啟過程中各開度對應的水位及流量；

其中，H_u、H、H_d分別為上游水位、閘室水位和下游水位，m；ζ、ζ_v分別為輸水廊道阻力系數和閥門阻力系數；ω為輸水閥門處廊道斷面面積，m²；Q為閘室輸水流量， m³/s；C為閘室水域面積，m²；L為廊道換算長度，m；下標1、2分別代表充水和泄水；獲得輸水閥門開啟過程中各開度對應的水位及流量；

步驟六：根據步驟二的判斷條件、步驟五的水位及流量條件計算得到滿足空化條件的輸水廊道頂高程H₀；

v_p＝Q/ω

v_p——p點的流速；

步驟七：復核下游檢修井壓力，是否大于+1m；

步驟八：若下游檢修門井壓力大于+1m，則采用步驟六計算得到的輸水廊道頂高程，若不滿足，則繼續降低輸水廊道頂高程，直至滿足下游檢修井壓力大于+1m的要求。

2.根據權利要求1所述的船閘輸水閥門段廊道頂高程的確定方法，其特征在于：所述的步驟五為通過船閘輸水系統物理模型試驗得到船閘輸水過程的流量過程線、水位過程線；獲得輸水閥門開啟過程中各開度對應的水位及流量。