【技术实现步骤摘要】
一种坝体漫顶溃决水力参数的预测方法、装置和设备
[0001]本专利技术属于坝体漫顶溃决水力参数预测
,具体涉及一种坝体漫顶溃决水力参数的预测方法、装置和设备。
技术介绍
[0002]在坝体溃决中,坝体漫顶溃决是最常见的溃决方式。在实际研究坝体漫顶溃决问题时,由于坝体原型受到天气、地理位置等实际条件的限制太多,获取的原型数据较少。而水槽试验无论是大尺度水槽试验还是小尺度水槽试验都受到模型和实际条件的限制,也难以完全得到符合坝体的漫顶溃决原型的水力参数。
[0003]因此,目前亟需一种有效的方法能够提高对坝体漫顶溃决中的水力参数进行预测。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种坝体漫顶溃决水力参数的预测方法、装置和设备,用以解决现有技术难以对坝体的漫顶溃决原型的水力参数进行预测的技术问题。
[0005]为了实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案:
[0006]第一方面提供一种坝体漫顶溃决水力参数的预测方法,包括:
[0007]基于有限差分法对河道进行网格划分,并根据划分后的计算网格点建立一维浅水方程,其中,所述一维浅水方程包括守恒向量、通量向量和源项向量,所述守恒向量的变量包括水深h和单宽流量q;
[0008]获取所述通量向量和所述源项向量的各基础参数,并将各基础参数输入到所述一维浅水方程中分别对所述通项向量和所述源项向量进行求解;
[0009]基于CFL柯朗数控制所述一维浅水方程的时间步长,并采用显式MacCormark预测
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种坝体漫顶溃决水力参数的预测方法,其特征在于,包括:基于有限差分法对河道进行网格划分,并根据划分后的计算网格点建立一维浅水方程,其中,所述一维浅水方程包括守恒向量、通量向量和源项向量,所述守恒向量的变量包括水深h和单宽流量q;获取所述通量向量和所述源项向量的各基础参数,并将各基础参数输入到所述一维浅水方程中分别对所述通项向量和所述源项向量进行求解;基于CFL柯朗数控制所述一维浅水方程的时间步长,并采用显式MacCormark预测
‑
校正方案的差分格式对所述一维浅水方程进行数值离散求解,得到下一时刻的守恒向量,从而实现对水力参数水深h和单宽流量q的预测;其中,在采用显式MacCormark预测
‑
校正方案的差分格式对所述一维浅水方程进行数值离散求解时,需在激波附近引入TVD耗散项以对下一时刻的守恒向量进行计算,且在每次时间步计算中需对所述一维浅水方程的源项向量进行离散计算。2.根据权利要求1所述的坝体漫顶溃决水力参数的预测方法,其特征在于,基于有限差分法对河道进行网格划分,包括:设河道的一维非静水水流速度为x轴方向,并采用有限差分法将x轴划分为若干个空间网格Δx,其中,每一空间网格Δx的两端为计算网格点。3.根据权利要求2所述的坝体漫顶溃决水力参数的预测方法,其特征在于,根据划分后的计算网格点建立一维浅水方程,如下:其中,U、F和S分别表示守恒向量、通量向量和源项向量,t表示时间步长,x表示空间网格;其中,守恒向量通量向量源项向量其中,B表示渠道宽度,即沿渠道方向变化的函数,g表示重力加速度,S0表示底坡源项,z表示底床高程,gh2/2表示矩形断面情况下静水压力项,
‑
qB
′
/B和
‑
q2B
′
/(
·
h)分别表示矩形河道宽度变化对水深h和单宽流量q的影响,B
′
表示渠道宽度在渠道长度方向上的变化率;其中,S
f
表示摩阻坡降,通过曼宁公式计算,如下:其中,M表示曼宁粗糙系数,R表示水力半径,当矩形断面时R≈h。4.根据权利要求3所述的坝体漫顶溃决水力参数的预测方法,其特征在于,在根据划分后的计算网格点建立一维浅水方程之前,所述方法还包括:设定一维浅水方程的基本假设条件,包括:
1)参与运算的水流是不可压缩流体且密度恒定;2)水流为缓变流,水压力在垂线上满足静水压力分布规律;3)壁面摩擦阻力符合曼宁公式;4)底坡坡度与一维浅水方程的计算适配。5.根据权利要求3所述的坝体漫顶溃决水力参数的预测方法,其特征在于,基于CFL柯朗数控制所述一维浅水方程的时间步长,包括:基于CFL柯朗数对所述一维浅水方程的时间步长进行限定如下:基于CFL柯朗数对所述一维浅水方程的时间步长进行限定如下:其中,u表示深度平均横截面速度,c表示静水中自由表面重力波的传播速度。6.根据权利要求3所述的坝体漫顶溃决水力参数的预测方法,其特征在于,采用显式MacCormark预测
‑
校正方案的差分格式对所述一维浅水方程进行数值离散求解,得到下一时刻的守恒向量,包括:分别基于显式MacCormar...
【专利技术属性】
技术研发人员:蒋先刚,江炫融,王军威,吴晓锟,
申请(专利权)人:四川农业大学,
类型:发明
国别省市:
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。