[發(fā)明專利]一種基于中心圓柱矩形槽比尺效應(yīng)的渠道測流法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111483801.4
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114330156A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚莉;朱曉明;金鵬濤;葉曉慧;李金波;陳浩;顧信欽;周意恒;劉志峰;張思金;石先羅;任長江;斯靜;吳建華
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌工程學(xué)院
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/10;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京華恒專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32335
• 代理人: 宋方園

1.一種基于中心圓柱矩形槽比尺效應(yīng)的渠道測流法，通過設(shè)置了中心圓柱的矩形槽來預(yù)測渠道流量，建立測流方法并提高預(yù)測精度，其特征在于：具體步驟如下：

步驟1：建立中心圓柱矩形槽的物理試驗?zāi)Ｐ筒⑦M行物理模型試驗，矩形槽過流斷面為矩形，底寬為B，高度為M，當(dāng)水流流動穩(wěn)定后采集圓柱正前端淹沒水深的高度；

步驟2：對物理模型試驗的中心圓柱矩形槽進行數(shù)值模擬計算，建立中心圓柱矩形槽的幾何模型，并進行劃分網(wǎng)格，輸出計算文件，導(dǎo)入Fluent進行數(shù)值計算，導(dǎo)出計算結(jié)果，通過CFD-Post進行后處理，采集數(shù)據(jù)；

步驟3：從步驟2中若干數(shù)值計算結(jié)果找出與步驟1中測試水深相近的計算工況，輸出對應(yīng)的網(wǎng)格尺寸、湍流模型、數(shù)值算法；

步驟4：對試驗?zāi)Ｐ头糯螃吮叮Ψ糯螃吮兜闹行膱A柱矩形槽在不同收縮度條件下分別進行幾何建模及CFD計算，采用CFD-Post對計算結(jié)果進行后處理，輸出不同工況條件下圓柱正前端淹沒水深h、流道收縮后的過流寬度B_c及對應(yīng)的計算流量Q，下標(biāo)c表示收縮條件；

步驟5：采用SPSS軟件對步驟4輸出的圓柱正前端淹沒水深h、流道收縮后的過流寬度B_c及對應(yīng)的計算流量Q，結(jié)合理論公式Q＝a(B_c^2.5)(g^0.5)(h/B_c)^b進行非線性處理，分別輸出不同比尺λ條件下的系數(shù)a和b，再采用Origin對系數(shù)a、b與λ進行擬合分析并輸出其函數(shù)關(guān)系；

步驟6：將系數(shù)a、b與λ的擬合關(guān)系式帶入理論公式，即可得到考慮比尺效應(yīng)影響的矩形槽中實時流量的表達(dá)式；

步驟7：對需要測流的渠道進行實地勘測，量測渠道底寬W，對步驟1中模型進行放大得到原型中心圓柱矩形槽，放大倍數(shù)λ₀=W/B，將放大λ₀倍的中心圓柱矩形槽安置在渠道中，當(dāng)水流穩(wěn)定后，測得中心圓柱正前端淹沒水深h和對應(yīng)的收縮后矩形槽過流寬度Bc，與λ₀一起帶入步驟6中得到的實時流量表達(dá)式即可得到實時的渠道流量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于中心圓柱矩形槽比尺效應(yīng)的渠道測流法，其特征在于：所述步驟1中，中心圓柱矩形槽模型的材質(zhì)采用透明有機玻璃，矩形槽的底部為水平放置，矩形槽過流斷面為矩形，底寬為B，高度為M，中心圓柱直徑為D，定義中心圓柱直徑為D與矩形槽寬度B之比為收縮比r，模型試驗時收縮度r為一個固定值，其取值范圍為0.50≤r≤0.80，圓柱直徑D、矩形槽底寬B、矩形槽高度M的單位為：cm，r為無量綱數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于中心圓柱矩形槽比尺效應(yīng)的渠道測流法，其特征在于：所述步驟1中，矩形槽長度L不小于10D，中心圓柱垂直于來流正方向的直徑所在過流斷面距進口斷面的長度L_in不小于7D、距出口斷面的長度L_out不小于3D，其中D為中心圓柱直徑，cm，中心圓柱順?biāo)髡较蛑睆剿跀嗝媾c矩形槽中心對稱面重疊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于中心圓柱矩形槽比尺效應(yīng)的渠道測流法，其特征在于：所述步驟1中，在不同流量條件下對中心圓柱矩形槽進行模型試驗，流量的取值由小至大選取，隨著流量的增大，矩形槽中水深逐漸加深，當(dāng)矩形槽進口水深低于矩形槽高度0.2D時停止試驗，D為圓柱直徑，試驗過程中通過電磁流量計測試矩形槽中的流量Qt，相應(yīng)的中心圓柱正前端的淹沒水深ht通過在圓柱正前端安裝水尺進行讀數(shù)，Qt與ht的下標(biāo)t表示試驗條件，Q的單位為L/s，h的單位為cm。