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申请/专利权人：江西省水利科学院(江西省大坝安全管理中心、江西省水资源管理中心);南昌工程学院

摘要：本发明公开了一种通过CFD确定T型分汊明渠下游支渠流量的方法，基于缩尺的T型分汊明渠进行物理模型试验和数值计算，得到对应的数值模拟方法；对输出的主渠出口处和下游支渠出口处流量、水深、佛罗德数和下游支渠宽度与主渠宽度之比进行处理得到T型分汊明渠流量系数表达式，从而得到T型分汊明渠下游支渠流量的表达式。在预测给定下游支渠宽度与主渠宽度之比的T型分汊明渠下游支渠流量时，测得T型分汊明渠主渠进口处流量、主渠出口处和下游支渠出口处佛罗德数或主渠进口处流量、主渠出口处和下游支渠出口处水深带入对应流量公式即可得到实时的T型分汊明渠下游支渠流量。本发明能够准确合理地预测T型分汊明渠下游支渠流量。

主权项：1.一种通过CFD确定T型分汊明渠下游支渠流量的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：对缩尺的T型分汊明渠进行物理模型试验，建立T型分汊明渠物理模型，T型分汊明渠由主渠和下游支渠以直角连接，在主渠进口处流量Q条件下，对主渠出口处佛罗德数Fx和下游支渠出口处佛罗德数Fy分别进行计算；筛选下游支渠出口处佛罗德数Fy≤0.3的情况；步骤S2：与步骤S1相同条件下，对步骤S1中建立的T型分汊明渠物理模型进行数值计算，计算收敛后导出结果，通过计算流体动力学后处理软件CFD-Post进行后处理；对数值模拟条件下，主渠出口处佛罗德数F’x和下游支渠出口处佛罗德数F’y分别进行计算；步骤S3：对步骤S1中下游支渠出口处佛罗德数Fy和步骤S2中下游支渠出口处佛罗德数F’y进行逐点对比，找到所有数值逐点相对误差绝对值均不超过η%的计算工况，即|Fy-F’y|Fy≤η%，输出对应的数值模拟方法，η为预设精度阈值；步骤S4：根据T型分汊明渠物理模型量纲分析得到的T型分汊明渠流场影响因素，确定T型分汊明渠下游支渠出口处流量与主渠进口处流量之比为M，M=a×ln[b×e1a-1×ζ+e1a-1+b×ζe1a-1+b×ζ]，其中，a和b为常数系数，变量参数ζ=R×FyFx；e为自然对数函数的底数；步骤S5：通过计算流体动力学和统计产品与服务解决方案SPSS软件对步骤S4中常数系数a和b进行线性拟合；得到线性表达式a=cR+d；b=ωR+f，其中c，d，ω和f为常数系数；步骤S6：将步骤S5得到常数系数a和b的线性表达式代入步骤S4中表达式，得到T型分汊明渠下游支渠出口处流量与主渠进口处流量之比M表达式； ，则T型分汊明渠下游支渠流量为：Qy=M×Q，将T型分汊明渠下游支渠宽度与主渠宽度之比R代入表达式；进行步骤S61或步骤S62；步骤S61：实时测得主渠进口处流量Q、主渠出口处佛罗德数Fx和下游支渠出口处佛罗德数Fy即可求得T型分汊明渠下游支渠流量Qy；步骤S62：实时测得主渠进口处流量Q，主渠出口处水深hx和下游支渠出口处水深hy，再通过迭代求解可得T型分汊明渠下游支渠流量Qy；步骤S1中对缩尺的T型分汊明渠进行物理模型试验，具体为：在物理模型的主渠和下游支渠的出口处设置可调节高度的平板堰；在主渠宽度为Bx和下游支渠宽度为By的几何条件中，分别调整出口边界条件即分别调整主渠出口处平板堰高度Cx和下游支渠平板堰高度Cy，测得具体参数为：物理模型试验时主渠出口处水深hx和下游支渠出口处水深hy，主渠出口处流量Qx和下游支渠出口处流量Qy；主渠几何长度为Lx，下游支渠几何长度为Ly，下游支渠在主渠正中间相接；物理模型试验时保持主渠宽度Bx不变，设置下游支渠初始宽度为B，在下游支渠中放置与下游支渠侧壁平行的木板，保持下游支渠宽度为By的进口唯一通流且另外的下游支渠宽度B-By同样采用木板封闭；下游支渠宽度与主渠宽度之比R的表达式为：R=ByBx，下游支渠宽度与主渠宽度之比R的范围为：13≤R≤1；下游支渠出口处流量与主渠进口处流量之比M的表达式为：M=QyQx+Qy；主渠出口处水深hx的测量位置在距离主渠出口处2.5倍Bx处，下游支渠出口处水深hy的测量位置在距离下游支渠出口处2.5倍Bx处；物理模型试验条件下主渠出口处佛罗德数Fx和下游支渠出口处佛罗德数Fy的表达式具体为：Fx=QxBxhxghx0.5，Fy=QyByhyghy0.5，g为重力加速度；物理模型试验采用正态物理模型，选取物理模型线性比尺ll，物理模型采用重力相似准则设计，角度比lγ，流速比lv=ll0.5，流量比lQ=ll2.5，糙率比ln=ll16。

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