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申请/专利权人：南昌工程学院

摘要：本发明属于流体动力学领域，公开了一种通过CFD确定矩形植被堰流量的方法，基于缩尺的矩形植被堰进行物理模型试验和数值计算，对比验证得到合理的数值模拟方法；以0.4为临界点分别对矩形植被堰流量系数和其影响因素进行非线性拟合，得到矩形植被堰流量的非线性表达式，当渠道中设置给定几何参数的矩形植被堰后，测得物理模型试验时矩形植被堰上游水深h后，先进行堰顶长度相对水深hL分类调用对应的矩形植被堰流量表达式，再将物理模型试验时矩形植被堰上游水深h带入对应流量表达式即可得到实时的矩形植被堰流量。本发明能够准确合理地预测矩形植被堰的流量。

主权项：1.一种通过CFD确定矩形植被堰流量的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：对缩尺的矩形植被堰进行物理模型试验，在矩形断面渠道中建立矩形植被堰物理模型，定义渠道宽度为B、长度为Lx和高度为Px，渠道内部堰顶宽度为Bx、堰顶长度为L和堰顶高度为P，对给定堰顶粗糙度Ks，不同矩形植被堰流量Q条件下，采集物理模型试验时矩形植被堰上游的堰上水深h；步骤S2：对步骤S1中建立的矩形植被堰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进行数据处理，在数值模拟条件下，采集数值模拟时矩形植被堰上游的堰上游水深h´；步骤S3：对步骤S1中物理模型试验时矩形植被堰上游的堰上水深h和步骤S2中数值模拟时矩形植被堰上游的堰上水深h´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δ%的计算工况，即|h-h´|h≤δ%，输出数值模拟方法，δ为预设精度阈值；步骤S4：对矩形植被堰流量表达式：Q=CdB2g0.5h1.5中矩形植被堰流量系数Cd进行物理模型量纲分析，得到矩形植被堰流量系数的影响因素，依据不同的水力条件确定矩形植被堰流量系数Cd的表达式为：当0.1hL0.4时，Cd=a·tanh[b·hLc·hKsd·PLe·Frf]；当0.4≤hL1.5时，Cd=α·[hLβ·hKsγ·PKsη·Frθ]τ；式中：tanh为双曲正切函数，a，b，c，d，e，f，α，β，γ，η，θ，τ均为常数系数，Fr为佛罗德数，Fr=QBh+Pg·h+P0.5，式中·表示点乘，g为重力加速度；步骤S5：通过步骤S3中数值模拟方法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，b，c，d，e，f，α，β，γ，η，θ，τ进行回归拟合，得到常数系数具体值；步骤S6：将步骤S5得到常数系数具体值a´，b´，c´，d´，e´，f´，α´，β´，γ´，η´，θ´，τ´带入步骤S4中矩形植被堰流量系数Cd表达式，再带入步骤S4中矩形植被堰流量Q表达式，得到矩形植被堰流量Q表达式为：当0.1hL0.4时，Q=a´·tanh[b´·hLc´·hKsd´·PLe´·Frf´]·B·2g0.5·h1.5；当0.4≤hL1.5时，Q=α´·[hLβ´·hKsγ´·PKsη´·Frθ´]τ´·B·2g0.5·h1.5。

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