[發(fā)明專利]一種數(shù)值模擬跌流水舌的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910297894.8
• 申請(qǐng)日: 2019-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN110059399A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邊永歡;郭延凱;廉靜;岳琳;羅曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 石家莊新世紀(jì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13100
• 代理人: 彭鋰

1.一種數(shù)值模擬跌流水舌的方法，其特征在于：其包括以下步驟：

（1）建立溢流堰模型然后剖分結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格并設(shè)置邊界條件；

（2）建立跌流水舌迭代計(jì)算模型，其包括建立紊流方程、兩相流模型、初始條件和松弛因子；

（3）建立數(shù)值模擬結(jié)果處理模型，其包括設(shè)置顏色條參數(shù)、水體積分?jǐn)?shù)和兩相顯示參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)值模擬跌流水舌的方法，其特征在于：步驟（1）中，所述溢流堰模型包括四方體的溢流堰區(qū)域（12）以及與溢流堰區(qū)域（12）豎直且上部連通的四方體的水舌區(qū)域（13），所述溢流堰區(qū)域（12）的堰頂為水平；溢流堰區(qū)域（12）和水舌區(qū)域（13）的連通部分為交接面（6）；

所述溢流堰區(qū)域（12）包括分別位于該四方體區(qū)域前后兩側(cè)面的交接面（6）和進(jìn)口（1），分別位于左右兩側(cè)面的溢流堰區(qū)域左側(cè)面（2）和溢流堰區(qū)域右側(cè)面（3）以及位于上下端面的溢流堰區(qū)域頂面（4）和堰頂（5）；所述水舌區(qū)域（13）包括分別位于該四方體區(qū)域前后兩側(cè)面的水舌區(qū)域前側(cè)面（8）以及交接面（6）、位于交接面（6）下方的堰體（7），分別位于左右兩側(cè)面的水舌區(qū)域左側(cè)面（9）、水舌區(qū)域右側(cè)面（10）以及位于上下兩端面的水舌區(qū)域頂面（14）和出口（11）。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種數(shù)值模擬跌流水舌的方法，其特征在于：步驟（1）中，邊界條件的設(shè)置方法為：

所述進(jìn)口（1）設(shè)置為流速入口或流量入口；所述溢流堰區(qū)域左側(cè)面（2）、溢流堰區(qū)域右側(cè)面（3）、堰頂（5）、堰體（7）設(shè)置為墻、所述溢流堰區(qū)域頂面（4）、水舌區(qū)域前側(cè)面（8）、水舌區(qū)域左側(cè)面（9）、水舌區(qū)域右側(cè)面（10）設(shè)置為壓力出口，所述交接面（6）設(shè)置為內(nèi)部面。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種數(shù)值模擬跌流水舌的方法，其特征在于：所述溢流堰區(qū)域（12）的高度（D）的值大于按照堰流公式計(jì)算得到H的值，所述堰流公式為：

，

Q為水流量；b為堰寬即堰體（7）的寬度（F）；g為重力加速度；H為堰上水頭；m為堰流系數(shù)，h為堰體（7）的高度（C），

根據(jù)預(yù)設(shè)定的水舌流量Q可以算出H值，進(jìn)一步設(shè)定高度D的值；

所述水舌區(qū)域（13）的長度（E）為按照下列計(jì)算公式得到L的值設(shè)置，

m為堰流系數(shù)；h為堰體（7）的高度（C）；H為堰上水頭，根據(jù)預(yù)設(shè)定的水舌流量Q可以算出H值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)值模擬跌流水舌的方法，其特征在于：步驟（2）中，所述松弛因子包括壓強(qiáng)、密度、體力、動(dòng)量、紊動(dòng)能、紊動(dòng)耗散率、紊流粘度，其值依次設(shè)置為0.0~0.3、0.0~1.0、0.0~1.0、0.0~0.7、0.0~0.8、0.0~0.8、0.0~1.0。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)值模擬跌流水舌的方法，其特征在于：步驟（2）中，所述紊流方程為紊流k-ε模型；所述兩相流模型為Volume of Fluid模型或Mixture模型或Eulerian模型，并設(shè)置水為第一相、空氣為第二相。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)值模擬跌流水舌的方法，其特征在于：步驟（2）中，所述初始條件設(shè)置為將流速設(shè)為進(jìn)口1流速或流量、水體積分?jǐn)?shù)設(shè)置為0、空氣體積分?jǐn)?shù)設(shè)置為1、溫度設(shè)置為298~300 K、紊動(dòng)能和紊動(dòng)能耗散率根據(jù)k方程和ε方程計(jì)算。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)值模擬跌流水舌的方法，其特征在于：步驟（3）中，所述顏色條參數(shù)設(shè)置為0.0~1.0，顏色條數(shù)設(shè)置為2.0~40.0；

步驟（3）中，所述水體積分?jǐn)?shù)設(shè)置為0.1~1.0，所述兩相顯示參數(shù)設(shè)置為水和空氣。