[發(fā)明專利]用于圓柱型構(gòu)筑物涌潮作用力計算的專用組件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910275553.0
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN110093895A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾劍;陳思豪;李春貴;張芝永;陳剛
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江省水利河口研究院
• 主分類號: E02B1/00
• 分類號: E02B1/00;E02B1/02;G01L11/00;G01M10/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 王之懷;王洪新

1.用于圓柱型構(gòu)筑物涌潮作用力計算的專用組件，其特征在于：包括至少一計算機(2)、若干水文采集裝置(3)或涌潮計算模型(1)；計算機連接水文采集裝置或涌潮計算模型，并接收水文采集裝置采集的水文數(shù)據(jù)或涌潮計算模型的涌潮計算數(shù)據(jù)，然后進行處理，并將所得的結(jié)果以表格(4)的形式輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于圓柱型構(gòu)筑物涌潮作用力計算的專用組件，其特征在于：所述水文采集裝置包括：水位儀、三維聲學多普勒流速儀(ADV)、回聲測深儀。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于圓柱型構(gòu)筑物涌潮作用力計算的專用組件，其特征在于：所述水文數(shù)據(jù)或涌潮計算數(shù)據(jù)包括：潮前水深、潮前流速、涌潮高度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于圓柱型構(gòu)筑物涌潮作用力計算的專用組件，其特征在于：所述計算機與所述水文采集裝置之間的連接方式包括纜線連接或無線電連接或光耦合連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于圓柱型構(gòu)筑物涌潮作用力計算的專用組件，其特征在于：所述處理包括以下步驟：

步驟一、計算涌潮傳播速度

將獲取的水文數(shù)據(jù)或涌潮計算數(shù)據(jù)，代入涌潮傳播速度理論公式(1)，計算出涌潮傳播速度c；

h₁＝h₀+H (2)

式中，V₀為潮前流速，h₀為潮前水深，h₁為涌潮過后的水深，H為涌潮高度，g為重力加速度；

步驟二、計算涌潮沖擊力

利用步驟一獲取的涌潮傳播速度，代入涌潮沖擊力的計算公式(3)，計算出涌潮沖擊力F₁：

λ＝0.058H+0.05 (4)

式中，c為涌潮傳播速度，ρ為水的密度，λ為涌潮潮頭坡度，D為圓柱型構(gòu)筑物直徑；C_s為涌潮沖擊系數(shù)，C_s取值1.0～1.4，均值1.2；

步驟三、計算涌潮靜水壓差力

由于潮頭坡度的存在，圓柱型構(gòu)筑物兩側(cè)會產(chǎn)生靜水壓力差；涌潮靜水壓差力F_s計算公式(5)為：

F_s＝ρgh_s(h₀+H-h_s)D (5)

h_s＝λD (6)

式中，h_s為迎流面和背流面之間的水位差；

步驟四、計算涌潮繞流力

利用Morison公式，并忽略慣性力，可得到繞流力F_m的計算公式(7)：

式中，為涌潮垂線平均流速，C_D為阻力系數(shù)，取值0.3～0.5，均值0.4；

步驟五，計算涌潮作用力

由步驟三至步驟五計算得到的涌潮沖擊力、靜水壓差力以及繞流力，三者合計為涌潮作用力計算公式(9)：

F_T＝F_I+F_s+F_m (9) 。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于圓柱型構(gòu)筑物涌潮作用力計算的專用組件，其特征在于：所述步驟二中，涌潮沖擊力F_l的計算公式(3)的推導過程是：針對涌潮水流的特性，以水流沖擊力的半理論半經(jīng)驗計算公式為基礎(chǔ)，利用室內(nèi)試驗所獲取的涌潮作用力最大時所對應的涌潮沖擊力率定涌潮沖擊系數(shù)C_s，經(jīng)率定其值為1.0～1.4，均值1.2。