[发明专利]一种基于流态辨识的弧形闸门过流计算方法

摘要

本发明涉及一种基于流态辨识的弧形闸门过流计算方法，所述方法包括：计算闸后水跃的跃后共轭水深；计算能耗比；判别过闸水流的流态；建立流量系数计算模型；闸门过流计算。本发明通过将闸孔淹没出流的流态细分为高佛汝德数区和低佛汝德数区，并提出了以能耗比作为判别参数，其判别条件为：能耗比Er大于1为低佛汝德数的淹没出流，能耗比Er小于1为高佛汝德数的淹没出流。该判据的建立为过闸流量的精确计算提供了理论支撑。通过辨识参数划分过闸水流的不同流态，建立相应流态的计算模型，并用试验数据拟合模型中参数，给出精确的过闸流量计算方法。

主权项

1.一种基于流态辨识的弧形闸门过流计算方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：计算闸后水跃的跃后共轭水深的步骤：闸后水跃的跃后共轭水深hc"的计算公式为：，其中：hc为收缩断面的水深；φ为流速系数；h1为上游水深；计算潜流比的步骤：通过公式计算潜流比Xr：Xr= ( h3－ hc" ) / ( h1－ hc" )，其中： h3为下游水深；计算能耗比的步骤：利用公式计算能耗比Er：Er = e /h1 +Xr其中：e /h1为闸门的相对开度；e为闸门开度；判别过闸水流的流态的步骤：h3≤hc"为自由孔流；h3>hc"，且Er<1为Fr>1.5的高佛汝德数的淹没孔流；h3>hc"，且Er≥1为Fr<1.5的低佛汝德数的淹没孔流；建立流量系数计算模型的步骤：根据判别的过闸水流的流态，分别建立自由孔流流量系数计算模型、高佛汝德数的淹没孔流流量系数计算模型、低佛汝德数的淹没孔流流量系数计算模型，通过各个模型分别计算自由孔流、高佛汝德数的淹没孔流、低佛汝德数的淹没孔流的流量系数μ；闸门过流计算的步骤：根据闸门开度e，上游水深h1，下游水深h3，应用公式计算过闸流量Q：其中：b为闸孔过流宽度；g为重力加速度。