[发明专利]一种表深孔水舌空中碰撞后入水后流量分布的估算方法

权利要求书

1.一种表深孔水舌空中碰撞后入水分布的估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据坝身孔口与下游水垫塘的位置建立空间坐标系，以水垫塘长度方向为坐标轴X，以水垫塘宽度方向为坐标轴Y，高度方向为Z轴，记录各泄洪孔口的各特征坐标；

S2、根据流量计算泄洪孔口的出口流速，结合孔口出口水舌中心的坐标（X_出，Y_出，Z_出）与出口挑角θ，按照空中抛物落体计算水舌中心轨迹，记录水舌核心落水（X_落，Y_落，Z_落）；

S3、根据孔口边界，包括左右边界以及水舌上下边界，按照空中抛物落体计算水舌落水的边缘位置，记录水舌落水边缘点坐标（X_落前，Y_落前，Z_落前），（X_落后，Y_落后，Z_落后），（X_落左，Y_落左，Z_落左），（X_落右，Y_落右，Z_落右）；

S4、使用二维高斯分布表示水流在落水范围内的分布量；

所述S4中提到的二维高斯分布公式为：

式中：μ₁和μ₂取水舌核心落水点的坐标，μ₁=X_落，μ₂=Y_落，σ₁与水舌沿X轴方向长度相关，取值为σ₁=（1.2~1.5）×6×（X_落前-X_落后）；

σ₂与水舌沿Y轴方向长度相关，取值为σ₁=（1.2~1.5）×6×（Y_落右-Y_落左），落水范围内流量分配的计算公式为：

S5、对所有泄洪孔口重复S1-S4中所述操作，绘出水舌落水点分布图；

S6、根据计算所得水舌空中轨迹绘制水舌空中轨迹图，分析不同孔口水舌碰撞部分所占的体积比,计算参与碰撞的流量；

S7、根据动量方程计算碰撞后的流速方向，计算公式为：Q_并V_并=Q_表V_碰表+Q_深V_碰深，再根据碰撞点坐标（X_碰，Y_碰，Z_碰）及碰撞后流速V_并，计算碰撞后水体核心的落水点坐标（X_碰落，Y_碰落，Z_碰落）；

S8、使用高斯二维分布表示碰撞后水流入水的流量分配；

所述S8中提到高斯二维分布表示碰撞后水流入水的流量分配，表达式为：

式中，Q=Q_并，μ₁和μ₂取水舌核心落水点的坐标，μ₁=X_落，μ₂=Y_落，σ₁与水舌沿X轴方向长度相关，取值为σ₁=（1.2~1.5）×6×（X_碰落前-X_碰落后）；其中（X_碰落前-X_碰落后）为碰撞部分水流未碰撞时的最大纵向落水范围；σ₂与水舌沿Y轴方向长度相关，取值为σ₁=（1.2~1.5）×6×（Y_碰落右-Y_碰落左），其中（Y_碰落右-Y_碰落左）为碰撞部分水流未碰撞时的最大横向落水范围；

S9、依次计算各碰撞水舌落水点，将所有水舌落水范围内的流量叠加，得出碰撞后的入水流量分配。