[发明专利]平头孔板初生空化数的确定方法

权利要求书

1.一种平头孔板初生空化数的确定方法，其特征在于，包括步骤：

获取雷诺数R_e，以及所述平头孔板的孔径比β和厚径比a；

根据所获取的雷诺数R_e、孔径比β和厚径比a，结合数值模拟方法对孔板泄洪洞水流流态进行数值模拟，得到当雷诺数大于或等于10⁵时，所述平头孔板初生空化数σ_i的经验表达式为：

σ_i＝2.1×β^-4.6。

2.如权利要求1所述的平头孔板初生空化数的确定方法，其特征在于，所述数值模拟算法为二维数值模拟方法，且进行二维数值模拟的过程中，关于孔板后最低压强的确定步骤具体包括步骤：

每次数值计算以后，在孔板后缘0.25D的X轴范围内，等间距取出50个断面，每个断面沿Z轴方向又平均取出200个等间距点，查看每个断面上各点的最低压强，将此50断面中的最低压强点的压强近似看作是孔板后的最低压强，其中，D为泄洪洞直径。

3.如权利要求1或2所述的平头孔板初生空化数的确定方法，其特征在于，所述数值模拟算法采用RNGk-ε模型，其控制方程组包括：

(1)质量守恒方程：

其中，x_i＝(x,y)代表轴向和径向方向的坐标；u_i＝(u_x,u_y)代表轴向和径向方向的水流流速；

(2)动量守恒方程：

其中，ρ表示水流的密度；p表示压强；

(3)k-方程：

其中，ν表示水流的动力黏度；ν_t表示涡黏度，ν_t＝C_μ(k²/ε)，k表示紊动能，ε表示紊动能耗散率，C_μ＝0.085；

(4)ε-方程：

其中，经验常数：η＝Sk/ε，C₁＝1.42，η0＝4.377，λ＝0.012，C₂＝1.68，α_k＝α_ε＝1.39。

4.如权利要求3所述的平头孔板初生空化数的确定方法，其特征在于，进行数值模拟计算时，计算的边界条件包括：入流边界条件、出流边界条件、对称轴边界条件和壁面边界条件；

若为入流边界条件时，入流平均流速u_in＝u₀，湍流动能分布k＝0.0144u₀²，湍流动能耗散率分布ε＝k^1.5/(0.5R)，其中：u₀为泄洪洞入口平均流速；R为泄洪洞半径；

若为对称轴边界条件时，令径向速度为0，且各变量沿径向的梯度均为0；

若为壁面边界条件时，令壁面边界的速度与边界节点速度分量相等。

5.如权利要求4所述的平头孔板初生空化数的确定方法，其特征在于，还包括步骤：采用物理模拟试验对所述初生空化数的经验公式进行验证。