[发明专利]泄洪洞孔板构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泄洪洞孔板构建方法，属于水利工程技术领域。

背景技术

在雷诺数较大时，孔板的水头损失系数和初生空化数主要受孔径比和孔板的体型影响。孔径比越大，孔板的水头损失系数和初生空化数越小；对于平头孔板而言，孔板的厚度越大，其水头损失系数也越小，但厚度对其初生空化数影响不大。其中孔板的孔径比对孔板水头损失系数和初生空化数的影响较大。

多级孔板设计，除了要满足泄流量的要求以外，还应达到消能效率高和不发生空化的要求。如果泄洪洞设计流量、上下游水位差和泄洪洞的体型尺寸已经确定。

孔板间距会影响孔板的消能效果。有的文献主张孔板间距大约为3D，各级孔板就能发挥正常的消能效果^[160]；有的文献也主张只有当孔板间距达到5D左右时，孔板之间的相互影响才基本消失^[161]。研究和实践均表明，当各级孔板孔径比相同，且孔板间距为3D时，与相应的单级孔板比较，第一级孔板的水头损失系数偏大，第二级孔板水头损失系数偏小，第三级孔板的水头损失系数又偏大。产生这一现象的主要原因是：由于孔板与孔板之间的相互影响，导致各级孔板消能室内的水流流态、流速分布和压力分布稍有差别。

在等空化安全余量原则下设计出的多级孔板，由于各级孔板的孔径比均不相同，各级孔板之间的相互干扰会更大。为了尽量减少孔板间的相互干扰，寻求适当的孔板间距是非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种满足设计流量和消能效果要求、各级孔板在满足等空化安全余量的泄洪洞孔板构建方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种泄洪洞孔板构建方法，其特征在于包括如下步骤：

(σ₁)_design>σ_1c    (1)

公式(1)中的(σ₁)_design为第一级孔板的设计空化数，σ_jc为第j级孔板的初生空化数；

f₃(η₁)=(Σξ_j)_design    (2)

公式(2)中第一级孔板的孔径比为η₁，在满足等空化余量的原则下，第一级孔板和其余各级孔板的孔径比均是总局部水头损失系数(Σξ_j)_design的函数；

单级孔板水头损失系数经验公式为：：ξ=0.7418a0.1142×(3.196η4-5.646η2+2.45)]]>

上式中各参数的含义为：ξ为孔板的水头损失系数；a为厚径比，即孔板的厚度T与泄洪洞直径D之比；η为孔径比，即孔板的直径d与泄洪洞直径之比D；

初生空化数的经验公式为：σ_c=2.1×η^-4.6；

上式中各参数的含义为：σ_c为孔板的初生空化数，η为孔径比，即孔板的直径d与泄洪洞直径之比D；