[发明专利]孔板最小壁面压强系数的计算方法

权利要求书

1.一种孔板最小壁面压强系数的计算方法，其特征在于包括如下步骤：

孔板最小壁面压强系数的定义公式为：

C_min＝(P_∞-p_min)/(0.5ρu²) (1)

公式(1)中，C_min为孔板最小壁面压强系数，p_∞为孔板前未扰动处断面的平均压强，p_min为孔板泄洪洞壁面的最低压强，ρ为水流密度，u为泄洪洞内水流的平均流速；

压强差p_∞-p_min的影响因素方程为：

p_∞-p_min＝f(D,d,T,ρ,μ,u) (2)

公式(2)中，D为泄洪洞直径，d为孔板直径，T为孔板厚度，ρ为水流密度，μ为水流的动力粘度；

由公式(2)得到：

(P∞-p_min)/(0.5ρu²)＝f(d/D,T/D,uDρ/μ) (3)

由公式(1)和公式(3)可得：

C_min＝f(β,α,Re) (4)

公式(4)中：β＝d/D，β为孔板和泄洪洞的孔径比；

α＝T/D，α为孔板的厚径比；

Re＝uD/(μ/ρ)，Re为雷诺数；

公式(4)中，平头孔板最小壁面压强系数C_min是孔板的厚径比α、孔板和泄洪洞的孔径比β及雷诺数Re的函数；

在实验室条件下，在孔板后方的泄洪洞壁上密集布置多个测压管，设置两类工况，针对不同体型的孔板测量泄洪洞壁面上的压强；

首先设置第一类工况，即在孔板的厚径比α固定的工况条件下，测量在不同孔径比β及雷诺数Re条件下的泄洪洞壁面上的压强，根据公式(1)计算不同工况条件下的孔板最小壁面压强系数；

设置第二类工况，即在孔板和泄洪洞的孔径比β固定的工况条件下，测量在不同孔径比β及雷诺数Re条件下的泄洪洞壁面上的压强，根据公式(1)计算不同工况条件下的孔板最小壁面压强系数；

根据前述两种工况条件下的计算获取的孔板最小壁面压强系数数据，进而获取对孔板最小壁面压强系数影响不大时对应的雷诺数，从而得到对孔板最小壁面压强系数影响不大的雷诺数区间ReRe₀；

根据前述两种工况条件下的试验数据，将雷诺数区间ReRe₀范围内的数据分别绘制成孔板最小壁面压强系数C_min与孔径比β的关系拟合曲线、孔板最小壁面压强系数C_min与厚径比α的关系拟合曲线，其中，雷诺数区间ReRe₀范围内的孔板最小壁面压强系数数据对应的孔径比β的分布范围为m≤β≤n，雷诺数区间ReRe₀范围内的孔板最小壁面压强系数数据对应的厚径比α的分布范围为i≤α≤j；

根据两个拟合曲线获取孔板最小壁面压强系数C_min的经验计算公式如下：

C_min＝(aα²+bα+c)×(xβ²+yβ+z) (5)；

公式(5)适用的范围为：m≤β≤n，i≤α≤j且ReRe₀；

在实验室条件下，在孔板后方0.5D范围内的泄洪洞壁上每间隔1cm即布置一根测压管，根据测压管水柱的高度获取测压管所处壁面的压强；

在0.4≤β≤0.8，0.05≤α≤0.5且Re10⁵的条件下，孔板最小壁面压强系数C_min的经验计算公式为：C_min＝(0.86α²-1.6bα+1.12)×(-2.07β²-1.7β+3.98)。