[发明专利]一种水平旋流泄洪洞起旋器体型设计方法

权利要求书

1.一种水平旋流泄洪洞起旋器体型设计方法，其特征在于，根据给定的作用水头大小分为两种设计方法，步骤如下：

(1)当作用水头H＜70时，

步骤1.1，假定起旋器孔口面积为A_j，根据下式计算起旋器孔口断面的水流傅汝德数Fr，其中，Q为设计流量，h为下游水位；

步骤1.2，假定竖井直径为D，当h/D<0.5时，根据公式p₁/ρgH＝0.7257Fr²-0.2571，由Fr计算起旋器孔口的压强p₁/ρgH；当h/D>0.5时，根据公式p₁/ρgH＝1.2309[(H-h)/h]^-0.369计算p₁/ρgH，其中，p₁为起旋器孔口压强；

步骤1.3，根据下式计算起旋器孔口的流量系数μ₁，其中μ为有压孔口自由出流的流量系数，介于0.95～0.98之间；

再根据μ₁和公式计算起旋器孔口的孔口面积A₁；

步骤1.4，比较孔口面积的假定值A_j和计算值A₁的差异，若误差在可接受范围内，则计算值A₁即为起旋器孔口尺寸；若误差超出可接受范围，则修正孔口面积的假定值A_j，然后重复步骤1.1-1.3，直至A_j和A₁的误差在可接受范围内，取最终计算的A₁为起旋器孔口尺寸；

步骤1.5，确定起旋器面积收缩比；

(2)当作用水头H＞70时，

步骤2.1，由计算公式Φ[2g(Η-p₁/ρg)]^1/2<35m/s确定起旋器孔口的压强p₁/ρgH的设计值；其中Ф为流速系数；

步骤2.2，依据公式p₁/ρgH＝-0.5002Fr²+0.2918由起旋器孔口的压强p₁/ρgH的设计值确定起旋器孔口断面的水流傅汝德数Fr，由Fr＝1.414μ₁，确定起旋器孔口的流量系数μ₁；

步骤2.3，依据设计流量Q、作用水头H和流量系数μ₁，由公式计算起旋器孔口的孔口面积A₁；

步骤2.4，确定起旋器面积收缩比。

2.根据权利要求1所述的水平旋流泄洪洞起旋器体型设计方法，其特征在于，步骤1.4所述假定值A_j和计算值A₁差值可接受的范围是不超过1％。

3.根据权利要求1所述的水平旋流泄洪洞起旋器体型设计方法，其特征在于，步骤1.4所述孔口面积的假定值的修正采用线性差值法修正。

4.根据权利要求1所述的水平旋流泄洪洞起旋器体型设计方法，其特征在于，步骤2.1所述流速系数Ф取0.95。

5.根据权利要求1所述的水平旋流泄洪洞起旋器体型设计方法，其特征在于，所述起旋器面积收缩比n的确定方法是，根据n＝1-A_q/A_V计算起旋器孔口的面积收缩比n，其中，A_q、A_V分别为起旋器喉口与竖井洞截面面积，若n不满足0.35<n<0.55时，通过改变竖井的洞径进行调节，使其满足0.35<n<0.55。