[发明专利]数值模拟中概化透水物糙率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在流体数值模拟中概化透水物糙率的方法。

背景技术

目前，在透水物糙率确定等领域常采用的方法有两种：经验公式法，和同比例或变比例 缩放物理模型试验测定法；而在流体数值模拟中透水物糙率概化常采用的方法一般为糙率分 摊法。上述三种方法有着各自的特点和缺陷。

经验公式法：需要已知透水物的材质及孔眼尺寸。但在实际运用中，透水物的形状可能 不规则，透水物孔眼大小、孔眼密度可能不同，透水物的新旧程度可能不一样，透水物的透 水性能可能受外部因素影响发生了改变，或者孔眼细密，透水物在水中阻挡比例不同等使得 采用经验公式方法存在较大误差；另外，各种新材料的发展也使得经验公式方法的使用存在 越来越多的困难。

同比例或变比例物理模型试验测定法：方法成熟，但通常需要透水物具有较明确的尺寸 和较规则的形状才能按照物理模型比尺要求缩放后进行物理模型试验。不规则或者孔径非常 小的透水物无法按照物理模型比尺要求进行缩放，难于通过物理模型试验确定糙率。

流体数值模拟中透水物糙率概化方法：对具有一定体积的透水物，在流体数值模拟中一 般可采用糙率分摊法进行概化，即把通过试验或者经验公式计算得到的透水物体的糙率按照 其体积在流体数值模拟计算单元中实际所占体积(三维模型)或者面积(二维模型)的比例 进行分摊。但对于微厚任意孔眼状透水物来说，因难于量化其在流体数值模拟计算单元中实 际所占体积或者面积的比例，无法直接采用分摊法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种数值模拟中概化透水物糙率的方法，能在流体数 值模拟中方便地实现微厚透水物阻水的模拟。

本发明采用以下技术方案：

一种数值模拟中概化透水物糙率的方法，包括以下步骤：

1)水槽试验，在水槽中设有高、低水位平流区，滤网区设于两平流区之间，

a.将透水物固定在滤网区中深度为d₁处；

b.调节水槽流量，测量流速在v₁，v₂，......v_m下，水流通过透水物产生的水头 差p₁₁，p₁₂，......p_1m；

c.将原状透水物固定在水槽深度为d₂，d₃，......d_n处，重复上述步骤2)，记录 每一深度时，不同流速通过透水物产生的水头差p₂₁，p₂₂，......p_2m，p₃₁， p₃₂，......p_3m，......p_n1，p_n2，......p_nm；

2)建透水物的阻水比例-等效糙率曲线，

a.假定明渠长度为l₁，滤网导致的局部水头损失为ΔH，将透水物造成的局部水 头损失换算为等长度明渠上的沿程水头损失；

b.计算该段明渠上的等效糙率n；