一种平头孔板初生空化数确定方法技术

本发明专利技术涉及一种平头孔板初生空化数确定方法，确定影响初生空化数的因素，包括管道水流雷诺数，孔板直径与泄洪洞直径的比值，孔板厚度与泄洪洞直径的比值；基于RNG k‑ε模型建立水流通过平头孔板的数值模拟模型；基于RNG k‑ε模型确定初生空化数的计算方法；对数值模拟结果进行分析拟合，确定初生空化数与影响初生空化数的因素之间的经验表达式。本发明专利技术的优点是获得了初生空化数与管道水流雷诺数、孔板直径与泄洪洞直径的比值、孔板厚度与泄洪洞直径的比值之间的定量关系，使其适合实际工程的直接应用。

A method for determining the number of primary cavitation in flat head plate

The invention relates to a flat plate cavitation determination method, to determine the influence factors of cavitation, including pipeline flow Reynolds number, orifice diameter and the diameter of the Hongdong discharge ratio, ratio of plate thickness and the diameter of the discharge in Hongdong; RNG K epsilon model water flow through the numerical simulation of flat plate based on the model; calculation method to determine the cavitation number RNG K epsilon model based on the result of numerical simulation analysis; fitting experience expression between the factors determining the incipient cavitation number and the influence of cavitation number. The advantage of the invention is that the quantitative relationship between the initial cavitation number and the Reynolds number of the pipe flow, the ratio of the hole plate diameter to the discharge diameter of Hongdong, the ratio between the thickness of the orifice plate and the diameter of the Hongdong outlet is obtained, so that it is suitable for the direct application of the practical engineering.

【技术实现步骤摘要】
一种平头孔板初生空化数确定方法
本专利技术涉及水利工程
，具体涉及一种平头孔板初生空化数确定方法。
技术介绍
孔板在高坝泄洪中有重要应用，水流通过平头孔板的流态如图1所示。由于孔板的特殊体型，水流经过孔板时会产生突缩和突扩，在孔板前后形成水流的旋滚区，在水流内部产生强剪切和强摩擦，因此水流的巨大能量在孔板附近会得到消杀。孔板具有布置简单、经济、消能效率高、空化空蚀破坏较小等特点，在未来水电消能中有着重要的应用前景。孔板空化问题是孔板实际应用中的一个重大破坏问题，空化初生，即液体内局部压强降低到临界值，所含气核急剧增长，空化开始时发生的现象，因为这种情况是有空化及无空化的界限，所以长期以来为研究者所重视，空化初生常以初生空化数来标志。现有的研究的聚焦领域主要是孔板的初生空化数及其能量损失系数，因为这两个参数分别反映了孔板抗空蚀破坏的能力及其消能能力，普遍的观点认为，孔板的初生空化数越小，其抗空蚀破坏的能力越强；孔板的能量损失系数越大，孔板的消能效果越好。《Journalofhydraulicengineering》2001年第8期，文章名为“Hydrauliccharacteri本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平头孔板初生空化数确定方法，其特征是，一种平头孔板初生空化数确定方法具体采用如下步骤：步骤一、确定影响初生空化数σi的因素，包括管道水流雷诺数Re，孔板直径d与泄洪洞直径D的比值β，孔板厚度T与泄洪洞直径D的比值α；步骤二、基于RNG k‑ε模型建立水流通过平头孔板的数值模拟模型；步骤三、基于RNG k‑ε模型确定初生空化数σi的计算方法；步骤四、对数值模拟结果进行分析拟合，确定初生空化数σi与影响初生空化数σi的因素之间的经验表达式。

【技术特征摘要】
1.一种平头孔板初生空化数确定方法，其特征是，一种平头孔板初生空化数确定方法具体采用如下步骤：步骤一、确定影响初生空化数σi的因素，包括管道水流雷诺数Re，孔板直径d与泄洪洞直径D的比值β，孔板厚度T与泄洪洞直径D的比值α；步骤二、基于RNGk-ε模型建立水流通过平头孔板的数值模拟模型；步骤三、基于RNGk-ε模型确定初生空化数σi的计算方法；步骤四、对数值模拟结果进行分析拟合，确定初生空化数σi与影响初生空化数σi的因素之间的经验表达式。2.根据权利要求1所述的一种平头孔板初生空化数确定方法，其特征是，步骤一中确定影响初生空化数σi的因素具体为：初生空化数的定义公式为σi＝(p∞-pv)/(0.5ρu2)(1)其中，p∞是指孔板初次发生空化时孔板前面未扰动断面的临界压强，pv是水流的饱和蒸汽压，ρ是流体的密度；u是泄洪洞水流的平均流速；由于空化首先发生在压强最低处，如果认为空化初生时气泡内充满着水汽，此时pv应该等于孔板后的最低压强pmin，式(1)也可表达成σi＝(p∞-pmin)/(0.5ρu2)(2)由于以上参数都是独立变量，且这些独立变量也是(p∞-pmin)的函数，因此可以得到p∞-pmin＝f(D，d，T，ρ，μ，u)(3)式(3)可以改写成(p∞-pmin)/(0.5ρu2)＝f(d/D，T/D，uDρ/μ)(4)结合式(1)和式(4)，可以得到σi＝f(β，a，Re)(5)其中Re＝uDρ/μ为管道水流雷诺数，β＝d/D为孔板直径d与泄洪洞直径D的比值(孔径比β)；a＝T/D为孔板厚度T与泄洪洞直径D的比值(厚径比α)。3.根据权利要求1所述的一种平头孔板初生空化数确定方法，其特征是，步骤二中基于RNGk-ε模型建立水流通过平头孔板的数值模拟模型具体为：(1)水流通过平头孔板的数值模拟模型包括以下控制方程：连续方程：动量守恒方程：k-方程：ε-方程：其中：xi(＝x，y)为轴向及径向方向坐标，ui(＝ux，uy)为轴向或径向方向的水流速度，ρ是流体的密度，p为压...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾万政，王伟军，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33