[发明专利]水力自动翻板闸门流量系数的确定方法

说明书

水力自动翻板闸门流量系数的确定方法，属于水利设施流量系数测试和研究领域，尤其涉及一种应用于测试研究水力自动翻板闸门综合流量系数的方法。本发明方法包括流量系数计算公式的推导，并计算流量系数值，以及建立试验模型，并计算实测流量系数值，将计算值和实测值进行比较，验证公式计算精度。本发明方法解决不同倾角下的水力翻板闸门泄流能力的计算难题。并可用于其他相同结构的水力自动翻板闸门的过流流量计算，为水力自动翻板闸门的设计和运行提供科学依据。

技术领域

本发明属于水利设施流量系数测试和研究领域，尤其涉及一种应用于测试研究水力自动翻板闸门综合流量系数的方法。

背景技术

水力自动翻板闸门凭借水压力、水重、自重来实施启闭。闸门开启后，门上门下分两层泄流。门顶上面的水流有自由表面，属于堰流，且水流流态随着闸门开启角度的增大，逐渐由薄壁堰流过渡到宽顶堰流。门板下面的水流呈孔流状态流向下游。水力自动翻板闸门闸顶过流后，门顶及下部孔口同时泄水，这两部分水流又相互混合，水流处于一种闸孔泄流与堰流相叠加的复杂水力现象，这样就无法直接套用堰流公式或闸孔出流公式进行闸门流量的计算。目前此种情况下的闸门过流流量计算，在理论上没有精度高的计算方法，因此，需要通过模型测试并验证推导出闸门综合流量系数，提出一种测试水力自动翻板闸门流量系数的方法。

发明内容

本发明目的是解决目前没有一种精度高的测试水力翻板闸门流量系数计算方法的问题，提出综合考虑闸孔泄流与堰流相叠加的复杂水力现象，解决不同倾角下的水力翻板闸门泄流能力的计算方法。

本发明水力自动翻板闸门流量系数的确定方法，其特征在于该方法包括流量系数计算公式的推导，并计算流量系数值，以及建立试验模型，并计算实测流量系数值，将计算值和实测值进行比较，验证公式计算精度；

所述的流量系数计算值采用的计算公式为：

式(1)中，d为闸门在对应倾角下的阻挡系数；

P₁为上游堰高，单位m；

H为闸前堰顶水头，单位m；

L为闸门直立关闭挡水时的闸门门高，单位m；

为闸门倾角；

所述的式(1)中d值通过以下公式计算：

式(2)中，Q₁为水力翻板闸门在某一闸门倾角下的实测流量，单位m³/s；

Q₂为未考虑闸门阻挡作用时的宽顶堰流量，即理论流量，单位m³/s；

所述的式(2)中Q₂通过以下公式计算：

式(3)中，n为闸孔数目；

b为闸孔净宽，单位m；

H₀＝H+v₀²/2g为包括行进水头在内的上游总水头，单位m；v₀为闸前行进流速；g 为重力加速度；

所述的(2)中Q₁通过以下公式计算：

所述的试验模型由三角形量水堰、闸前水库库区、水力翻板闸门通过粘接或栓接组装而成；三角形量水堰设于库区上游，水堰岸边翻板闸门前布置水位测针钢尺，水力翻板闸门面板、支腿由有机玻璃制成。

所述的流量系数实测值采用的计算公式为：