申请/专利权人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司;水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

申请日：2021-12-28

公开（公告）日：2022-11-29

公开（公告）号：CN114059501B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;E02B3/10;E02B8/06;G06F30/28;G06F30/13

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.11.29#授权;2022.03.08#实质审查的生效;2022.02.18#公开

摘要：本发明公开了一种表深孔水舌空中碰撞后入水后流量分布的估算方法，属于水利水电技术领域，主要包括以下步骤：建立坝身泄洪孔口的三维空间坐标，以二维高斯分布表示空中单股泄洪水舌的分布形态；以抛物线公式计算水舌空中轨迹及水舌边界；以表深孔水舌空中重叠位置及重叠比例计算碰撞流量；以动量公式计算碰撞后的水舌落水点中心位置，并用二维高斯分布表示碰撞后的水舌入水分布规律；对于表深孔交错布置的复杂水舌碰撞情况，逐一对表深孔进行碰撞情况分析，最后将碰撞后的水舌分布在入水平面叠加，得出泄洪水体总体分布规律；本发明通过计算高坝工程中多层空中水舌碰撞后的入水分布规律，能够为泄洪孔口体型优化和水垫塘防护提供参考。

主权项：1.一种表深孔水舌空中碰撞后入水分布的估算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据坝身孔口与下游水垫塘的位置建立空间坐标系，以水垫塘长度方向为坐标轴X，以水垫塘宽度方向为坐标轴Y，高度方向为Z轴，记录各泄洪孔口的各特征坐标；S2、根据流量计算泄洪孔口的出口流速，结合孔口出口水舌中心的坐标（X出，Y出，Z出）与出口挑角θ，按照空中抛物落体计算水舌中心轨迹，记录水舌核心落水（X落，Y落，Z落）；S3、根据孔口边界，包括左右边界以及水舌上下边界，按照空中抛物落体计算水舌落水的边缘位置，记录水舌落水边缘点坐标（X落前，Y落前，Z落前），（X落后，Y落后，Z落后），（X落左，Y落左，Z落左），（X落右，Y落右，Z落右）；S4、使用二维高斯分布表示水流在落水范围内的分布量；所述S4中提到的二维高斯分布公式为： 式中：μ1和μ2取水舌核心落水点的坐标，μ1=X落，μ2=Y落，σ1与水舌沿X轴方向长度相关，取值为σ1=（1.2~1.5）×6×（X落前-X落后）； σ 2与水舌沿Y轴方向长度相关，取值为σ1=（1.2~1.5）×6×（Y落右-Y落左），落水范围内流量分配的计算公式为： S5、对所有泄洪孔口重复S1-S4中所述操作，绘出水舌落水点分布图；S6、根据计算所得水舌空中轨迹绘制水舌空中轨迹图，分析不同孔口水舌碰撞部分所占的体积比,计算参与碰撞的流量；S7、根据动量方程计算碰撞后的流速方向，计算公式为：Q并V并=Q表V碰表+Q深V碰深，再根据碰撞点坐标（X碰，Y碰，Z碰）及碰撞后流速V并，计算碰撞后水体核心的落水点坐标（X碰落，Y碰落，Z碰落）；S8、使用高斯二维分布表示碰撞后水流入水的流量分配；所述S8中提到高斯二维分布表示碰撞后水流入水的流量分配，表达式为： 式中，Q=Q并，μ1和μ2取水舌核心落水点的坐标，μ1=X落，μ2=Y落，σ1与水舌沿X轴方向长度相关，取值为σ1=（1.2~1.5）×6×（X碰落前-X碰落后）；其中（X碰落前-X碰落后）为碰撞部分水流未碰撞时的最大纵向落水范围；σ2与水舌沿Y轴方向长度相关，取值为σ1=（1.2~1.5）×6×（Y碰落右-Y碰落左），其中（Y碰落右-Y碰落左）为碰撞部分水流未碰撞时的最大横向落水范围；S9、依次计算各碰撞水舌落水点，将所有水舌落水范围内的流量叠加，得出碰撞后的入水流量分配。

全文数据：

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