[发明专利]孔板水流压力恢复长度计算方法

权利要求书

1.一种孔板水流压力恢复长度计算方法，其特征在于包括如下步骤：

影响孔板水流压力恢复长度的因素方程为：

f₁(D,d,T,ρ,μ,u,l_R)＝0 (1)

公式(1)中，D为泄洪洞直径，d为孔板直径，T为孔板厚度，ρ为水流密度，μ为水流动力粘度，u为泄洪洞内水流的平均流速，l_R为孔板水流压力恢复长度；

将公式(1)进行无量纲分析后，则公式(1)表达为：

f₂(α,β,L_R,Re)＝0 (2)

公式(2)中，α＝T/D，α为孔板的厚径比；

β＝d/D，β为孔板和泄洪洞的孔径比；

L_R＝l_R/D，L_R为孔板后水流压力无量纲恢复长度；

Re＝uD/(μ/ρ)，Re为雷诺数；

由公式(2)可得：

L_R＝f₃(α,β,Re) (3)

公式(3)中，孔板后水流压力无量纲恢复长度L_R是孔板的厚径比α、孔板和泄洪洞的孔径比β及雷诺数Re的函数；

设置两种工况，并利用RNG k-ε模型来数值研究孔板水流压力恢复长度；

首先设置第一种工况，即在固定的孔径比值和厚径比的工况条件下，利用RNG k-ε模型计算不同雷诺数条件下孔板后水流压力无量纲恢复长度值，根据获取的孔板后水流压力无量纲恢复长度值，进而获取对孔板后水流压力无量纲恢复长度影响不大相对应的雷诺数，从而得到对孔板后水流压力无量纲恢复长度影响不大的雷诺数区间Re＞Re₀；

设置第二种工况，在所述的雷诺数区间Re＞Re₀内任一固定的雷诺数对应的工况条件下，计算在不同孔径比数据范围区间m≤β≤n和厚径比数据范围区间x≤α≤y条件下对应的孔板后水流压力无量纲恢复长度值，将这些孔板后水流压力无量纲恢复长度值对应于不同的孔径比和厚径比值绘制成拟合曲线，进而根据该拟合曲线获取孔板后水流压力无量纲恢复长度L_R的经验计算公式如下：

L_R＝aβ·α-bα-cβ+z (4)

公式(4)适用的范围为，m≤β≤n，x≤α≤y且Re＞Re₀；

利用RNG k-ε模型来数值研究孔板水流压力恢复长度的方法具体为：在孔板后密集的选取若干断面，在所述的第一种工况条件和第二中工况条件下，利用RNG k-ε模型计算每个断面的壁面压强，当一断面后的各个断面壁面压强均保持不变，则该断面则为压力恢复断面，孔板至该断面则为压力恢复断面的距离即为孔板水流压力恢复长度l_R，再利用公式L_R＝l_R/D计算获取孔板后水流压力无量纲恢复长度L_R；

在0.4≤β≤0.8，0.05≤α≤0.25且Re＞10⁵的条件下，孔板后水流压力无量纲恢复长度L_R的经验计算公式为：L_R＝2.18β·α-3.23α-5.09β+7.55。