[发明专利]基于水气混掺特性仿真的人工瀑布景观设计主动控制方法

权利要求书

1.一种基于水气混掺特性仿真的人工瀑布景观设计主动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立宽顶堰瀑布模型；

2)利用CFD中flow 3d软件，计算不同流体高度的瀑布流速、流量和流态；

3)根据不同流体高度的瀑布流态确定赋予模型上的最佳流体高度范围；

4)根据最佳流体高度范围确定宽顶堰瀑布模型的高度。

2.根据权利要求1所述的基于水气混掺特性仿真的人工瀑布景观设计主动控制方法，其特征在于，步骤1)所述的宽顶堰瀑布模型中，水流落差P＝0.5m～20m，岩石长L₁0.3m～5m，下游范围长L₂＝1m～20m，瀑布宽0.5m～10m。

3.根据权利要求1所述的基于水气混掺特性仿真的人工瀑布景观设计主动控制方法，其特征在于，步骤2)所述的计算瀑布流速、流量和流态包括：

(1)导入步骤1)所建立的宽顶堰瀑布模型；

(2)设定赋予模型上的流体高度H＝0.01m～1.5m；

(3)对模型上所赋予的流体进行网格剖分；

(4)对流体设置边界条件；

(5)设定输出变量，包括流速、流量和压力；

(6)flow 3d软件自动进行计算；

(7)查询计算结果。

4.根据权利要求3所述的基于水气混掺特性仿真的人工瀑布景观设计主动控制方法，其特征在于，第(4)步所述的流体边界条件包括：上游截断边界采用静水压力边界，F＝1；下游出口采用静水压力边界，F＝0；上边界采用气体压力边界，总压力为大气压力；采用无滑移壁面条件处理宽顶堰瀑布模型表面，近壁区用标准壁面函数处理。

5.根据权利要求1所述的基于水气混掺特性仿真的人工瀑布景观设计主动控制方法，其特征在于，步骤3)所述的最佳流体高度的确定是：当瀑布景观水流流态清晰地出现镜面水舌、条带状水流、水滴状水流三种流态时的高度范围为最佳流体高度范围。

6.根据权利要求1所述的基于水气混掺特性仿真的人工瀑布景观设计主动控制方法，其特征在于，步骤4)所述的根据最佳流体高度范围确定宽顶堰瀑布模型的高度包括：

(1)对于枯水季，上游来水量不能满足最佳流体高度时，通过降低宽顶堰瀑布模型底板高程来增大上游水位以达到最佳流体高度范围；

(2)对于丰水季，上游来水量超过最佳流体高度时，通过增加宽顶堰瀑布模型底板高程来降低上游水位以达到最佳流体高度范围。