[发明专利]孔板最小壁面压强系数的计算方法

说明书

本发明涉及一种孔板最小壁面压强系数的计算方法，包括如下步骤：设置两类工况，在试验中获取各个检测位置的压强数据。即在固定的厚径比工况条件下，计算不同孔径比及雷诺数条件下孔板最小壁面压强系数。在固定的孔径比工况条件下，计算不同厚径比及雷诺数条件下孔板最小壁面压强系数。将这些数据绘制成拟合曲线，进而根据该拟合曲线获取孔板最小壁面压强系数的经验计算公式。该孔板最小壁面压强系数的计算方法的计算速度高、误差小，可以为工程设计中孔板最小壁面压强系数的确定提供参考。

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体涉及一种针对平头孔板最小壁面压强系数的计算方法。

背景技术

在水电工程项目中，高坝的使用越来越多，根据期刊Water Resources and WaterEngineering在第2(2)刊中的论文《A general review on the layout of hydro-junction and technique of flood discharge and energy dissipation for highdams in China》的记载内容，四川省锦屏一级水电项目和双江口水电项目，它们的大坝高度分别达到了305m和315m。高坝下泄的水流具有巨大的能量，如何将高坝下泄的巨大能量消杀掉，是摆在广大水电工作者面前的一大重要课题。

根据期刊Journal of Hydraulic Engineering中的论文《Hydrauliccharacteristics and optimization of orifice plate discharge tunnel of theXiaolangdi hydropower project》的记载内容，1998年，在经过广大专家充分论证的基础上，我国黄河小浪底水利枢纽工程采用三级孔板消能，消能效率高达44％情况。

如图1所示的平头孔板消能示意图，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。

国内外同行专家针对孔板的水力学特性开展了大量的研究，他们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。根据期刊Journal of hydraulic research在2010第48(4)刊中的论文《Head loss coefficient of orifice plate energy dissipaters》的记载内容，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。

关于孔板的初生空化数及能量损失系数，根据期刊Journal of Hydrodynamics在Ser.A.2(3)刊中的论文《An experimental studies on energy dissipation of orificeplate in the tube》的记载内容，以及期刊Journal of Heat and Fluid Flow在第8(2)刊中的论文《The determination of pipe contraction pressure loss coefficients forincompressible turbulent flow》记载的内容，可以获知孔板的初生空化数及能量损失系数主要与孔径比β密切相关(β＝d/D，其中d是孔板的直径，D是泄洪洞直径)，β越大，孔板的初生空化数越小，孔板抗空蚀破坏能力越强，但孔板的能量损失系数同时也越小，消能效果也会变差。