【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大流量有压输水工程，特别涉及超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的估算方法。
技术介绍
1、大流量有压输水工程常将直径超过5m的输水管道称为“超大尺寸”管道，其出水口为圆角喇叭状结构、出流方式为逆重力的竖向自由涌流。在这种工作模式下，圆角喇叭管出口边界存在显著的水力损失，工程中称为“涌流边界损失”，一方面包括局部扩散损失，另一方面包括大气雍水损失。由于超大尺寸竖向涌流存在雷诺数超高(>107)、重力效应显著、水气掺混剧烈等特点，传统的水力损失经验公式不再适用，而目前又缺乏一种精准、快速的估算方法，严重制约了大流量、低扬程有压输水系统中稳态流动评估及瞬变流场分析等工作的开展。
2、因此亟需一种超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的估算方法，实现高效的涌流边界损失计算，为大流量有压输水工程提供技术指导。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2、步骤1：输入圆角喇叭管的过水流量q、入流边界直径d1、出流边界直径d2以及这两个边界之间的距离h，据此计算当量扩散度λ；
3、步骤2：基于所述的当量扩散度λ，利用第一等量关系式，反求超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流过程中出口边界处的大气雍水损失系数ζa；
4、步骤3：基于所述的当量扩散度λ，利用第二等量关系式，反求超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流过程中出口边界处的局部扩散损失系数ζb；
5、步骤4：将所述大
6、所述步骤1中的计算当量扩散度λ包括：
7、
8、式中，d1为入流边界直径、d2为出流边界直径、h为入流边界与出流边界之间的距离。
9、所述步骤2中的第一等量关系式为：
10、
11、式中，β1为第一经验参数、β2为第二经验参数、β3为第三经验参数、β4为第四经验参数、β5为第五经验参数、β6为第六经验参数、β7为第七经验参数。
12、所述第一等量关系式中：第一经验参数β1＝0.0028，第二经验参数β2＝-0.3112，第三经验参数β3＝0.2333，第四经验参数β4＝-0.0542，第五经验参数β5＝-9.1，第六经验参数β6＝1.35，第七经验参数β7＝2.9。
13、所述步骤3中的第二等量关系式为：
14、λ+(α1+α2·ζb)＝0
15、式中，α1为第八经验参数、α2为第九经验参数。
16、所述第二等量关系式中：第八经验参数α1＝2.1591，第九经验参数α2＝-3.0847。
17、所述步骤4中的超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界总损失w为：
18、
19、式中，g为重力加速度、π为圆周率常数、q为圆角喇叭管的过水流量。
20、本专利技术的有益效果在于：
21、应用本专利技术公开的超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的估算方法，给定了一种超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的精准、快速计算方法，能解决传统经验公式在雷诺数超高、重力效应显著、水气掺混剧烈等条件下无法预测边界损失的问题，从而可以为大流量有压输水系统的瞬变流场分析等提供精准的边界条件。对于直径超过5m的超大尺寸有压输水管道，其出水端的圆角喇叭管在竖向涌流过程中会产生多大的边界损失进行准确的估算，从而为大流量有压输水系统的瞬变流场分析等提供精准的边界条件。
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1.一种超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的估算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的估算方法，其特征在于，所述步骤1中的计算当量扩散度λ包括：
3.根据权利要求1所述的超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的估算方法，其特征在于，所述步骤2中的第一等量关系式为：
4.根据权利要求3所述的超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的估算方法，其特征在于，所述第一等量关系式中：第一经验参数β1＝0.0028，第二经验参数β2＝-0.3112，第三经验参数β3＝0.2333，第四经验参数β4＝-0.0542，第五经验参数β5＝-9.1，第六经验参数β6＝1.35，第七经验参数β7＝2.9。
5.根据权利要求1所述的超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的估算方法，其特征在于，所述步骤3中的第二等量关系式为：
6.根据权利要求5所述的超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的估算方法，其特征在于，所述第二等量关系式中：第八经验参数α1＝2.1591，第九经验参数α2＝-3.0847。
<...【技术特征摘要】
1.一种超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的估算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的估算方法，其特征在于，所述步骤1中的计算当量扩散度λ包括：
3.根据权利要求1所述的超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的估算方法，其特征在于，所述步骤2中的第一等量关系式为：
4.根据权利要求3所述的超大尺寸圆角喇叭管竖向涌流边界损失的估算方法，其特征在于，所述第一等量关系式中：第一经验参数β1＝0.0028，第二经验参数β2＝-0.3112，第三经验参数β3＝0.2333，第四经验参数...
【专利技术属性】
技术研发人员：王超越，汤亦平，张毅，陈步青，刘金昊，王昊，王福军，姚志峰，肖若富，资丹，张文武，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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