【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及消力池运行维护，具体而言，涉及一种基于rans模型的快速压力波动预测方法。
技术介绍
1、在水利工程中，消力池是一种常见的泄洪消能建筑物，用于减小高速水流对下游河床和构筑物的冲刷。准确预测消力池中的压力波动对于保证水工建筑物的安全运行和延长其使用寿命至关重要。传统的压力波动预测主要依赖于数值模拟方法(如大涡模拟les模型)、原型观测和模型实验。然而，这些方法通常成本高昂，需要大量计算资源和时间，限制了它们在日常工程实践中的应用。
2、特别是，分离涡模拟(des)、大涡模拟(les)等高精度紊流模型虽然能提供较为准确的流场细节，但其对计算资源的需求非常高，导致在实际工程项目中的应用受限。此外，原型观测和模型实验不仅成本高昂，而且往往受到实验条件的限制，无法完全再现实际工况，从而影响测试结果的普遍性和准确性。
3、鉴于此，研发一种低成本、高效率的预测方法成为水利工程领域的迫切需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的包括提供了一种基于rans模型的快速压力波动预测方法，其不仅能有效降低预测过程的成本和时间，同时也能满足工程实际中对压力波动分析的精确性和效率的要求。
2、本专利技术的实施例可以这样实现：
3、本专利技术提供一种基于rans模型的快速压力波动预测方法，方法包括：
4、s1：收集消力池的运行工况数据和设计图纸，建立消力池结构的三维模型；
5、s2：基于运行工况数据和三维模型，使用rans模型
6、s3：基于rans模型的模拟结果，计算出预测实际压力波动所需要的关键参数；
7、s4：基于关键参数，计算实际压力波动的均方根值。
8、在可选的实施方式中，在s2中，分布数据包括三维分布以及任意空间点位置处的时均压力随时间变化的数据。
9、在可选的实施方式中，s3包括：
10、s31：基于rnas模型的模拟结果，计算消力池底板的边界层厚度δ分布、当地局部实际流速u、当地局部摩阻流速uτ、紊动能k以及水力半径l；s32：基于s31计算出的关键参数，计算边界层雷诺数reδ、相对壁面距离z+、以及摩擦雷诺数reτ；
11、s33：基于s32计算出的关键参数，计算系数α及β。
12、在可选的实施方式中，在s32中，三个参数的计算公式如下：
13、
14、
15、
16、其中：μ为消力池底板与水体的摩擦系数；υ为常温下水的运动粘度；z为该位置距离底板的实际高度。
17、在可选的实施方式中，在s33中，系数α的计算公式如下：
18、
19、在可选的实施方式中，在s33中，系数β的计算公式如下：
20、
21、在可选的实施方式中，s4包括：
22、基于rans模型模拟得到的空间任意位置处的时均压力的随时间变化序列数据，计算该位置处的时均压力的方差从而计算实际压力波动的均方根值rms(p)。
23、在可选的实施方式中，计算实际压力波动的均方根值rms(p)的公式如下：
24、
25、其中：ρ为常温下水的密度。
26、本专利技术实施例提供的基于rans模型的快速压力波动预测方法的有益效果包括：
27、该方法通过采用基于雷诺平均纳维斯托克斯(rans)模型的数值模拟方法，不仅可以降低计算成本，而且能够快速准确地预测消力池等泄洪消能建筑物底板附近的压力波动分布。相比于des模型和传统实验方法，rans模型提供了一种更为经济实用的解决方案，有助于在日常工程设计和运维中实现快速而可靠的压力波动分析。
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1.一种基于RANS模型的快速压力波动预测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于RANS模型的快速压力波动预测方法，其特征在于，在S2中，所述分布数据包括三维分布以及任意空间点位置处的时均压力随时间变化的数据。
3.根据权利要求1所述的基于RANS模型的快速压力波动预测方法，其特征在于，S3包括：
4.根据权利要求3所述的基于RANS模型的快速压力波动预测方法，其特征在于，在S32中，三个参数的计算公式如下：
5.根据权利要求4所述的基于RANS模型的快速压力波动预测方法，其特征在于，在S33中，系数α的计算公式如下：
6.根据权利要求4所述的基于RANS模型的快速压力波动预测方法，其特征在于，在S33中，系数β的计算公式如下：
7.根据权利要求3所述的基于RANS模型的快速压力波动预测方法，其特征在于，S4包括：
8.根据权利要求7所述的基于RANS模型的快速压力波动预测方法，其特征在于，计算实际压力波动的均方根值RMS(p)的公式如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于rans模型的快速压力波动预测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于rans模型的快速压力波动预测方法，其特征在于，在s2中，所述分布数据包括三维分布以及任意空间点位置处的时均压力随时间变化的数据。
3.根据权利要求1所述的基于rans模型的快速压力波动预测方法，其特征在于，s3包括：
4.根据权利要求3所述的基于rans模型的快速压力波动预测方法，其特征在于，在s32中，三个参数的计算公式如下：
...【专利技术属性】
技术研发人员：刘康，刘昭伟，王皓冉，陈永灿，谢辉，覃月，张红，李永龙，李佳龙，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：
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