[发明专利]一种圆形断面临界水深计算方法、系统、设备及介质

权利要求书

1.一种圆形断面临界水深计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取圆形断面直径、临界水深、过水断面圆心角、过水断面面积以及临界水深对应的水面宽之间的几何关系，并根据所述几何关系得到所述过水断面面积关于过水断面圆心角的第一函数，临界水深对应的水面宽关于过水断面圆心角的第二函数，以及过水断面圆心角关于临界水深的第三函数；

步骤2：根据三角函数恒等变换公式，将所述第一函数转换成所述过水断面面积关于临界水深的第四函数，将所述第二函数转换成临界水深对应的水面宽关于临界水深的第五函数；

步骤3：将所述第四函数、第五函数代入到基于断面比能的临界流基本方程中，得到关于临界水深的方程；

步骤4：将所述关于临界水深的方程构造成关于临界水深的第六函数；

步骤5：采用求解函数零点问题的方法求解所述第六函数，得到所述临界水深。

2.如权利要求1所述的一种圆形断面临界水深计算方法，其特征在于，所述步骤1中，第一函数的表达式为：

其中，A_k表示过水断面面积，d表示圆形断面直径，θ_k表示过水断面圆心角；

第二函数的表达式为：

其中，B_k表示临界水深对应的水面宽；

第三函数的表达式为：

其中，h_k表示临界水深。

3.如权利要求1所述的一种圆形断面临界水深计算方法，其特征在于，所述步骤2中，第四函数的表达式为：

其中，A_k表示过水断面面积，d表示圆形断面直径，θ_k表示过水断面圆心角，h_k表示临界水深；

第五函数的表达式为：

其中，B_k表示临界水深对应的水面宽。

4.如权利要求1所述的一种圆形断面临界水深计算方法，其特征在于，所述步骤3中，关于临界水深的方程的表达式为：

其中，Q表示流量，α表示动能修正系数，d表示圆形断面直径，h_k表示临界水深，g表示重力加速度。

5.如权利要求1～4中任一项所述的一种圆形断面临界水深计算方法，其特征在于，所述步骤4中，第六函数的表达式为：

其中，f(h_k)表示关于临界水深h_k的函数，Q表示流量，α表示动能修正系数，d表示圆形断面直径，h_k表示临界水深，g表示重力加速度。

6.如权利要求1所述的一种圆形断面临界水深计算方法，其特征在于，所述步骤5中，采用二分法或迭代法求解所述第六函数。

7.一种圆形断面临界水深计算系统，其特征在于，包括：

第一函数获取单元，用于获取圆形断面直径、临界水深、过水断面圆心角、过水断面面积以及临界水深对应的水面宽之间的几何关系，并根据所述几何关系得到所述过水断面面积关于过水断面圆心角的第一函数，临界水深对应的水面宽关于过水断面圆心角的第二函数，以及过水断面圆心角关于临界水深的第三函数；

第二函数获取单元，用于根据三角函数恒等变换公式，将所述第一函数转换成所述过水断面面积关于临界水深的第四函数，将所述第二函数转换成临界水深对应的水面宽关于临界水深的第五函数；

方程获取单元，用于将所述第四函数、第五函数代入到基于断面比能的临界流基本方程中，得到关于临界水深的方程；

第三函数获取单元，用于将所述关于临界水深的方程构造成关于临界水深的第六函数；

求解单元，用于采用求解函数零点问题的方法求解所述第六函数，得到所述临界水深。

8.一种设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～6中任一项所述基于圆形断面临界水深计算方法。

9.一种介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1～6中任一项所述圆形断面临界水深计算方法。