孔板后压力恢复长度的影响因数定量关系

随着水电事业的飞速发展，我国很多大坝高度超过300 m，如锦屏一级水电站和双江口水电站，其坝高分别达到305 m和315 m.如此高的大坝，其下泻水流带有巨大的能量.如何因势利导，将高坝下泻水流的能量消杀掉，以保护大坝及下游河道的安全，一直是一个值得探讨的热点问题.孔板消能工借助于其特殊的体型，使得水流通过它们时突缩突扩，从而形成强紊动和强剪切，以达到消能的目的.孔板具有结构简单、安装方便、消能效率高的特点，因此它们广泛受到水利工作者的青睐.孔板应用到工程实际的年代可以追溯到20世纪60年代，当时的加拿大麦加大坝就采用与孔板相类似的三级洞塞消能，消能效率高达50%以上.在1998年，中国举世瞩目的小浪底水利工程采用三级孔板消能，消能率达到44%以上.由此看来，孔板在未来水电消能中有着重要的应用前景.高水头有压泄洪洞的孔板消能工需要采用多级, 既可使每级孔板消能负担适当, 又可保证总消能要求.孔板后压力恢复长度是多级孔板设计重要参数，多级孔板间距要大于相应孔板后压力恢复长度，否则排放泄洪时各级孔板相互影响不能充分发挥消能作用，因此孔板后压力恢复长度是一个值得研究的水力学问题，但国内外专家学者对孔板后压力恢复长度的研究却很少.夏庆福等认为孔板压力恢复长度是3(为泄洪洞直径).实际上，孔板后压力恢复长度受许多因素影响，本文通过理论分析和数值模拟手段探究计算孔板几何参数、流体雷诺数等对孔板后压力恢复长度的影响，根据研究结果提出影响参数与孔板压力恢复长度的经验表达式，并通过室内试验进行验证.

1 孔板后压力恢复长度的影响因素

孔板流动压力变化过程如图1所示.当流体流经孔板时，流体压力在孔板前端开始下降，在孔板末端达到最小值，然后逐渐上升到稳定值，孔板末端与孔板压力刚刚恢复稳定点之间的距离称为孔板后压力恢复长度. 断面1-1与断面2-2之间为孔板作用下流体压力急剧变化区域；为孔板直径；为孔板厚度；为流体压强.

比如，你很爱吃的东西，也只能吃属于你的这份，绝不能一上桌就把喜欢的菜统统揽到自己面前，这样的习惯一旦延伸到你长大后，就会成功地变成社交场合中的讨厌鬼。

影响孔板后压力恢复长度的因素主要包括：泄洪洞直径、孔板直径、孔板厚度、水流密度、水流动力黏度及泄洪洞内流体平均流速, 这些参数函数可以表示为

(,,,,,,)=0

(1)

以上参数都是独立变量, 上述物理量中选取、、为3个基本物理量，由泊金汉定理量纲分析法得到无量纲方程为

立足战略合作，做大创森经济蛋糕。2014年，成武县与山东水发集团签订战略合作协议，流转土地4万亩，发展了九女万亩高端苗木与林下牡丹育苗基地、汶上、伯乐万亩楸树育苗基地等一批规模林木基地，为成武乃至全市的苗木供应打下了坚实基础。创建森林城市以来，成武县进一步与水发集团深化合作，创新合作模式，动员20余个林木专业合作社进入水发集团平台，统一要求、统一标准，整体推进创森工作，仅利用4月时间，完成新增绿化面积3.3万亩，在全市创森工作中名列第一。

(2)

由于=,=,=,=(为孔板相对厚度,为孔径比,为雷诺数)，上式可以表示为

(,,,)=0

(3)

本文主要研究水流流经孔板后压力恢复长度，孔板泄洪洞具有严格的轴对称特性，对于孔板泄洪洞的三维数值模拟问题完全可以简化为二维数值模拟来解决.图2所示为孔板泄洪洞的三维坐标轴，本文只研究图2中二维平面的孔板泄洪洞的水力学特性，以二维平面的孔板泄洪洞水力学特性代表整个孔板泄洪洞的水力学特性.数值模拟的孔板泄洪洞直径选为0.21 m，孔板前长度为0.21 m()，板后长度为1.26 m(6).

以人教版高中地理必修3第二章的《荒漠化的防治──以我国西北地区为例》为例，在教学过程中，笔者就要通过粮食危机入手，通过粮食危机引入到西北地区荒漠化，再将大气变化、水循环与水资源切入到荒漠化的防治中，整个教学过程跳出了教材的“规定动作”。而是以更综合的资源入水，通过资源的合理运用到持续发展来创新教学过程。这样一来，不仅教学过程言之有物，使学生学习起来易于接受，而且使单一的知识变成对过往知识的综合运用，促进了学生综合思维的培养。

=(,,)

(4)

根据式(4)找出各参数变量对的影响.

2 模拟方法

2.1 几何模型

为方便计算用代替，上式进一步变形为

2.2 网格划分

采用Fluent 软件自带的Icem模块进行模型设计，设计程序为建立模型、创建坐标网格及连接各边.由于是二维模型，为了准确的获得模拟计算结果, 对网格进行加密处理, 以保证计算结果的精确性.工况=0.50，=0.15，局部网格划分如图3所示.

2.3 计算模型与边界条件

RNG-模型的控制方程包括质量守恒方程、动量守恒方程、紊动能方程(方程)和紊动能耗散率方程(方程).这4个方程共同构成一封闭的方程组.对于恒定且不可压缩的二维流动情况，其具体表达形式如下.

(1) 连续方程:

(5)

(2) 动量守恒方程:

(6)

(3)-方程:

(7)

第二组方案，>180×10，在04～08内,在005～025内，计算每种工况下压力恢复长度随和的变化，计算方案如表2所示.

(8)

模拟计算方案分两大组，第一组方案计算工况分为5种，每种工况=050，=015不变,在090×10～276×10变化，分别计算孔板压力恢复长度的值，第一组计算方案如表1所示.

子宫内膜异位症为子宫内膜在子宫腔以外的部位种植[1]。近年来，其发病率日益提升，生育期妇女、不孕症患者分别达到了10%、30%～45%的发病率[2]，高发部位为卵巢，现阶段，临床一直致力于解决保守性手术治疗卵巢子宫内膜异位囊肿伴不孕后联合治疗药物的选取问题，以期促进妊娠率的提升、复发率的降低及副作用的减少等。本研究旨在探讨腹腔镜术后联合促性腺激素释放激素激动剂(GnRH-α)治疗对子宫内膜异位症合并不孕患者组织整合素连接激酶相关蛋白(ILKAP)表达及子宫内膜异位症生育指数(EFI)的影响，为临床治疗提供参考依据。

所有病例均使用双功能彩色多普勒超声诊断仪（飞利浦iU-22超声诊断仪）进行颈动脉超声检查，由接受过全国脑卒中筛查培训的高年资医师进行检测，以美国放射学年会超声会议公布的诊断标准，颈动脉狭窄程度分为四个等级，分别为正常、轻度狭窄（＜50%）、中度狭窄（50%～69%）、重度狭窄≥70%。

(3) 对称轴边界处理方法为假定径向速度为0，且认为各变量沿径向的梯度是0.

(2) 出流边界的处理方法为假定出流充分发展.

(4) 壁面边界的处理方法为边界层流中运用无滑移假定，也即认为壁面边界的速度与边界节点的速度分量相等，即通常所说的壁函数法.

2.4 计算方案

计算边界条件包括入流边界、出流边界、对称轴边界及壁面边界.各边界条件按下面的方法处理：

(4)-方程:

第一步，判断终点。由题意知，实际参加反应的金属质量相等，根据等质量的不同金属与足量酸反应，产生的H2质量由多到少的顺序——Al、Mg、Na、Fe、Zn，得到Fe粉比Zn粉产生的H2质量大（三个图的终点，Fe比Zn纵坐标高）。

坚持政治上激励、工作上支持、待遇上保障、心理上关怀。大力弘扬系统内优秀干部的先进事迹，激发广大干部投身事业、建功立业的热情。完善和落实谈心谈话制度，定期组织干部健康体检，积极实施带薪年休假，完善和落实干部职工疗休养、优秀公务员健康休养等制度。对有重大疾病、不适宜坚持工作的干部，探索实行离岗休养，身体恢复后根据实际安排工作。重视关爱基层干部，坚持执政重在基层、工作倾斜基层、关爱传给基层，给基层干部给予更多的理解和支持。

3 模拟结果及分析

由模拟计算结果可以直接读出各工况下孔板后压力恢复长度，计算结果如表3、4所示.

由表3可知，当>180×10时，的变化对没有影响, 此时是关于和的函数，关于的式(4)可以简化为

地下水主要来源于大气降水和地表水（如河水、湖水、海水等），这些水进入地层后与岩土产生溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用、混合作用及人类活动作用等，使地下水的化学成分进一步演变[1]。

=(,)

(9)

由表4可知，当>180×10时，在04～08内,在005～025内，()对每个都具有

良好的线性关系，在相同下，随减小而增大；在相同下，随增大而减小为直观反映与、之间的关系，与、之间的关系可以表示为

=218-323-509+755

(10)

4 试验验证

4.1 试验安排

为验证式(10)的精确性，室内验证试验在河海大学高速流动试验室进行，试验装置包括1个进水系统、1个水箱、1个带有孔板消能装置的泄洪洞及1个带有矩形堰的回水系统.泄洪洞直径为0.21 m()，与数值模拟泄洪洞直径一致，从进水口到闸门压力泄洪洞出口的长度为4.75 m(22.6)，孔板消能工设置在距离泄洪洞进口10.0的位置，试验系统可以给出10.0左右的水头，在孔板附近布满了35根左右的测压管，用于测量泄洪洞壁面各断面压强，孔板泄洪洞模型如图4所示.

4.2 试验结果分析

室内验证试验分两组：第一组，=010不变，=04，05，06，07，08共5种工况第二组，=07，=005，010，015，20，025共5种工况每隔010的距离测量一次流动压力，根据恒定压力中的起始点确定压力恢复长度, 两组试验状态相同，试验结果分别如表5、6所示表中为水位高度，()为水流压力测量的无量纲位置，下标=1，2，3，4，、、及为壁面压力(用测压管水柱高表示)表5表明，当=04～08，到为常数保持不变，因此压力恢复长度可以确定为压力的位置设为基于式(9)计算的压力恢复长度，为试验压力恢复长度，对比计算和试验结果的相对误差()和均方根误差(RMSE)，结果如表7、8所示.

其中：为变量个数.计算结果最大相对误差小于2.5%，RMSE为5.62%，误差小于10%.式(10)计算结果与室内验证试验结果吻合.当>180×10，=04～08,=005～025时，为直观反映、与的关系，根据试验和数值计算结果绘出图5.

5 结语

本文研究结果表明，孔板后压力恢复长度与孔板孔径比、孔板相对厚度以及流经孔板流体的雷诺数密切相关.当雷诺数大于1.80×10时，孔板后压力恢复长度几乎不随雷诺数的变化而变化.当孔径比在0.4～0.8内, 孔板相对厚度在0.05～0.25内.孔板孔径比不变时，孔板后压力恢复长度随孔板相对厚度减小而增大；孔板相对厚度不变时，孔板后压力恢复长度随孔板孔径比增大而减小；孔板后压力恢复长度与孔板孔径比、孔板相对厚度具有良好的线性关系.通过多元回归分析和曲线拟合，得到了孔板后压力恢复长度的经验式，室内试验结果与经验公式计算结果吻合.