申请/专利权人：南昌工程学院

申请日：2023-12-25

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN117454724B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2024.02.13#实质审查的生效;2024.01.26#公开

摘要：本发明公开了一种通过CFD确定护城河式防洪堤坝几何参数的方法，包括先对数值模拟的方法进行验证，对护城河式防洪堤坝渠道同时进行物理模型试验和数值计算，通过对比关键参数得到满足计算精度要求的计算软件设置方法；然后通过得出的计算流体动力学设置方法对原型护城河式防洪堤坝渠道进行数值模拟，通过关键指标对比确定护城河式防洪堤坝渠道关键几何参数。在数值计算时，引入云计算以提高模拟精度和效率。本发明能够准确合理地确定护城河式防洪堤坝的几何参数，显著提高防洪堤坝的消能效率的同时有效降低护城河防洪堤坝的工程造价。

主权项：1.一种通过CFD确定护城河式防洪堤坝几何参数的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：对缩尺的护城河式防洪堤坝流场进行物理模型试验，建立缩尺的护城河式防洪堤坝渠道物理模型，物理模型试验时，测得护城河式防洪堤坝渠道对称纵断面上、堤坝上游不同过流横断面水深hi；测得护城河式防洪堤坝渠道中护城河内水跃形态及河道中心对称面矢量分布；步骤S2：对缩尺的护城河式防洪堤坝渠道物理模型进行数值计算，数值模拟时测得护城河式防洪堤坝渠道对称纵断面上、堤坝上游不同过流横断面对应水深Hi；步骤S3：对数值模拟时对应水深Hi数据集与物理模型试验时水深hi数据集进行逐点对比，找到数据集中所有相对误差绝对值均不超过η%的计算工况，即|Hi-hi|hi≤η%，输出满足水深模拟精度要求的数值模拟方法；步骤S4：对步骤S1中缩尺的护城河式防洪堤坝渠道物理模型进行数值计算，采用步骤S3中输出满足水深模拟精度要求的数值模拟方法，输出护城河式防洪堤坝渠道中对应的护城河内水跃形态以及河道中心对称面矢量分布；步骤S5：对步骤S4中数值模拟时护城河内水跃形态以及河道中心对称面矢量分布中找到与物理模型试验时护城河内水跃形态及河道中心对称面矢量分布相同的数值模拟方案，输出对应的满足护城河内水跃形态及河道中心对称面矢量分布模拟精度要求的数值模拟方法；步骤S6：确定护城河式防洪堤坝下游护城河深度Dm的值；步骤S7：确定护城河式防洪堤坝下游护城河长度Lm的值；步骤S8：确定护城河式防洪堤坝的下游坡度θd的值；步骤S9：确定护城河式防洪堤坝的上游坡度θu的值；步骤S10：确定护城河式防洪堤坝的坝顶宽度Lw；步骤S11：确定护城河式防洪堤坝的堤坝高度hL；步骤S6中确定原型护城河式防洪堤坝下游护城河深度Dm的值；具体为：对护城河式防洪堤坝高度hL，坝顶宽度Lw，上游坡度θu，下游坡度θd，护城河长度Lm在合理范围内进行任意取值，在相同护城河式防洪堤坝渠道流量Qp条件下，分别对a个不同深度的护城河式防洪堤坝渠道进行数值计算，当坝顶对称断面与下游尾水断面之间能量差与坝顶对称断面总能量的比值ΔE达到最大时，输出对应的护城河深度Dm为确定值，记作D*m；护城河深度D*m的具体确定步骤为：步骤S61：a个不同深度的护城河式防洪堤坝渠道得到a个不同护城河深度Dm，具体值记为χ，即护城河深度值χ1,χ2,χ3,…,χa，其中护城河深度值χ1,χ2,χ3,…,χa逐渐增大，即χ1＜χ2＜χ3＜…＜χa，对a个不同深度的护城河式防洪堤坝渠道进行数值计算，分别输出坝顶对称断面与下游尾水断面之间能量差与坝顶对称断面总能量的比值ΔE1,ΔE2,ΔE3,…,ΔEa；步骤S62：当能量差的比值ΔE1=ΔE2=ΔE3=…=ΔEa时，则以Δχ的间距减小χ1分别进行数值模拟输出能量差的比值ΔE，当能量差的比值ΔE发生减小时，输出前一次数值模拟对应的护城河深度，即第k1次计算时发生能量差的比值ΔE减小，则确定的护城河深度D*m为χ1-（k1-1）×Δχ；步骤S63：当a个不同护城河深度的具体值χ对应的能量差的比值存在波动，即ΔE1=ΔE2=ΔE3=…=ΔEo＜ΔEo+1=…=ΔEa，ΔEo对应的护城河深度为χo，则以Δχ的间距增大χo分别进行数值模拟输出能量差的比值ΔE，当能量差的比值ΔE与ΔEo+1相等时，输出当前数值模拟对应的护城河深度，即第k2次计算得到的能量差的比值ΔE与ΔEo+1相等时，则确定的护城河深度D*m为χo+k2×Δχ；步骤S64：当a个不同护城河深度的具体值χ对应的能量差的比值单调递增，即ΔE1＜ΔE2＜ΔE3＜…＜ΔEa，则以Δχ的间距增大χa分别进行数值模拟输出能量差的比值ΔE，当能量差的比值ΔE发生相等时，输出前一次数值模拟对应的护城河深度，即第k3次计算时发生能量差的比值ΔE相等，则确定的护城河深度D*m为χa+（k3-1）×Δχ；步骤S7中确定原型护城河式防洪堤坝下游护城河长度Lm的值；具体为：给定步骤S6中确定的护城河深度D*m，对护城河式防洪堤坝高度hL，坝顶宽度Lw，上游坡度θu，下游坡度θd在合理范围内进行任意取值，在相同护城河式防洪堤坝渠道流量Qp条件下，分别对b个不同护城河长度的护城河式防洪堤坝渠道进行数值计算，当坝顶对称断面与下游尾水断面之间能量差与坝顶对称断面总能量的比值ΔE达到最大时，输出对应的护城河长度Lm为确定值，记作L*m；护城河长度L*m的具体确定步骤为：步骤S71：b个不同长度的护城河式防洪堤坝渠道得到b个不同护城河长度Lm，具体值记为ζ，即护城河长度值ζ1,ζ2,ζ3,…,ζb，其中ζ1,ζ2,ζ3,…,ζb逐渐增大，即ζ1＜ζ2＜ζ3＜…＜ζb，对b个不同长度的护城河式防洪堤坝渠道进行数值计算，分别输出坝顶对称断面与下游尾水断面之间能量差与坝顶对称断面总能量的比值ΔE1,ΔE2,ΔE3,…,ΔEb；步骤S72：当能量差的比值ΔE1=ΔE2=ΔE3=…=ΔEb时，则以Δζ的间距减小ζ1分别进行数值模拟输出能量差的比值ΔE，当能量差的比值ΔE发生减小时，输出前一次数值模拟对应的护城河长度，即第m1次计算时发生能量差的比值ΔE减小，则确定的护城河长度L*m为ζ1-（m1-1）×Δζ；步骤S73：当b个不同护城河长度的ζ对应的能量差的比值ΔE存在波动，即ΔE1=ΔE2=ΔE3=…=ΔEo＜ΔEo+1=…=ΔEb，ΔEo对应的护城河长度为ζo，则以Δζ的间距增大ζo分别进行数值模拟输出能量差的比值ΔE，当能量差的比值ΔE与ΔEo+1相等时，输出当前数值模拟对应的护城河长度，即第m2次计算得到的能量差的比值ΔE与ΔEo+1相等时，则确定的护城河长度L*m为ζo+m2×Δζ；步骤S74：当b个不同护城河深度的ζ对应的能量差的比值单调递增，即ΔE1＜ΔE2＜ΔE3＜…＜ΔEb，则以Δζ的间距增大ζb分别进行数值模拟输出能量差的比值ΔE，当能量差的比值ΔE发生相等时，输出前一次数值模拟对应的护城河长度，即第m3次计算时发生能量差的比值ΔE相等，则确定的护城河长度L*m为ζb+（m3-1）×Δζ。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南昌工程学院 一种通过CFD确定护城河式防洪堤坝几何参数的方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD