孔板后壓力恢復長度的影響因數(shù)定量關系

隨著水電事業(yè)的飛速發(fā)展，我國很多大壩高度超過300 m，如錦屏一級水電站和雙江口水電站，其壩高分別達到305 m和315 m.如此高的大壩，其下瀉水流帶有巨大的能量.如何因勢利導，將高壩下瀉水流的能量消殺掉，以保護大壩及下游河道的安全，一直是一個值得探討的熱點問題.孔板消能工借助于其特殊的體型，使得水流通過它們時突縮突擴，從而形成強紊動和強剪切，以達到消能的目的.孔板具有結構簡單、安裝方便、消能效率高的特點，因此它們廣泛受到水利工作者的青睞.孔板應用到工程實際的年代可以追溯到20世紀60年代，當時的加拿大麥加大壩就采用與孔板相類似的三級洞塞消能，消能效率高達50%以上.在1998年，中國舉世矚目的小浪底水利工程采用三級孔板消能，消能率達到44%以上.由此看來，孔板在未來水電消能中有著重要的應用前景.高水頭有壓泄洪洞的孔板消能工需要采用多級, 既可使每級孔板消能負擔適當, 又可保證總消能要求.孔板后壓力恢復長度是多級孔板設計重要參數(shù)，多級孔板間距要大于相應孔板后壓力恢復長度，否則排放泄洪時各級孔板相互影響不能充分發(fā)揮消能作用，因此孔板后壓力恢復長度是一個值得研究的水力學問題，但國內外專家學者對孔板后壓力恢復長度的研究卻很少.夏慶福等認為孔板壓力恢復長度是3(為泄洪洞直徑).實際上，孔板后壓力恢復長度受許多因素影響，本文通過理論分析和數(shù)值模擬手段探究計算孔板幾何參數(shù)、流體雷諾數(shù)等對孔板后壓力恢復長度的影響，根據(jù)研究結果提出影響參數(shù)與孔板壓力恢復長度的經驗表達式，并通過室內試驗進行驗證.

1 孔板后壓力恢復長度的影響因素

孔板流動壓力變化過程如圖1所示.當流體流經孔板時，流體壓力在孔板前端開始下降，在孔板末端達到最小值，然后逐漸上升到穩(wěn)定值，孔板末端與孔板壓力剛剛恢復穩(wěn)定點之間的距離稱為孔板后壓力恢復長度. 斷面1-1與斷面2-2之間為孔板作用下流體壓力急劇變化區(qū)域；為孔板直徑；為孔板厚度；為流體壓強.

比如，你很愛吃的東西，也只能吃屬于你的這份，絕不能一上桌就把喜歡的菜統(tǒng)統(tǒng)攬到自己面前，這樣的習慣一旦延伸到你長大后，就會成功地變成社交場合中的討厭鬼。

影響孔板后壓力恢復長度的因素主要包括：泄洪洞直徑、孔板直徑、孔板厚度、水流密度、水流動力黏度及泄洪洞內流體平均流速, 這些參數(shù)函數(shù)可以表示為

(,,,,,,)=0

(1)

以上參數(shù)都是獨立變量, 上述物理量中選取、、為3個基本物理量，由泊金漢定理量綱分析法得到無量綱方程為

立足戰(zhàn)略合作，做大創(chuàng)森經濟蛋糕。2014年，成武縣與山東水發(fā)集團簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，流轉土地4萬畝，發(fā)展了九女萬畝高端苗木與林下牡丹育苗基地、汶上、伯樂萬畝楸樹育苗基地等一批規(guī)模林木基地，為成武乃至全市的苗木供應打下了堅實基礎。創(chuàng)建森林城市以來，成武縣進一步與水發(fā)集團深化合作，創(chuàng)新合作模式，動員20余個林木專業(yè)合作社進入水發(fā)集團平臺，統(tǒng)一要求、統(tǒng)一標準，整體推進創(chuàng)森工作，僅利用4月時間，完成新增綠化面積3.3萬畝，在全市創(chuàng)森工作中名列第一。

(2)

由于=,=,=,=(為孔板相對厚度,為孔徑比,為雷諾數(shù))，上式可以表示為

(,,,)=0

(3)

本文主要研究水流流經孔板后壓力恢復長度，孔板泄洪洞具有嚴格的軸對稱特性，對于孔板泄洪洞的三維數(shù)值模擬問題完全可以簡化為二維數(shù)值模擬來解決.圖2所示為孔板泄洪洞的三維坐標軸，本文只研究圖2中二維平面的孔板泄洪洞的水力學特性，以二維平面的孔板泄洪洞水力學特性代表整個孔板泄洪洞的水力學特性.數(shù)值模擬的孔板泄洪洞直徑選為0.21 m，孔板前長度為0.21 m()，板后長度為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──以我國西北地區(qū)為例》為例，在教學過程中，筆者就要通過糧食危機入手，通過糧食危機引入到西北地區(qū)荒漠化，再將大氣變化、水循環(huán)與水資源切入到荒漠化的防治中，整個教學過程跳出了教材的“規(guī)定動作”。而是以更綜合的資源入水，通過資源的合理運用到持續(xù)發(fā)展來創(chuàng)新教學過程。這樣一來，不僅教學過程言之有物，使學生學習起來易于接受，而且使單一的知識變成對過往知識的綜合運用，促進了學生綜合思維的培養(yǎng)。

=(,,)

(4)

根據(jù)式(4)找出各參數(shù)變量對的影響.

2 模擬方法

2.1 幾何模型

為方便計算用代替，上式進一步變形為

2.2 網格劃分

采用Fluent 軟件自帶的Icem模塊進行模型設計，設計程序為建立模型、創(chuàng)建坐標網格及連接各邊.由于是二維模型，為了準確的獲得模擬計算結果, 對網格進行加密處理, 以保證計算結果的精確性.工況=0.50，=0.15，局部網格劃分如圖3所示.

2.3 計算模型與邊界條件

RNG-模型的控制方程包括質量守恒方程、動量守恒方程、紊動能方程(方程)和紊動能耗散率方程(方程).這4個方程共同構成一封閉的方程組.對于恒定且不可壓縮的二維流動情況，其具體表達形式如下.

(1) 連續(xù)方程:

(5)

(2) 動量守恒方程:

(6)

(3)-方程:

(7)

第二組方案，>180×10，在04～08內,在005～025內，計算每種工況下壓力恢復長度隨和的變化，計算方案如表2所示.

(8)

模擬計算方案分兩大組，第一組方案計算工況分為5種，每種工況=050，=015不變,在090×10～276×10變化，分別計算孔板壓力恢復長度的值，第一組計算方案如表1所示.

子宮內膜異位癥為子宮內膜在子宮腔以外的部位種植[1]。近年來，其發(fā)病率日益提升，生育期婦女、不孕癥患者分別達到了10%、30%～45%的發(fā)病率[2]，高發(fā)部位為卵巢，現(xiàn)階段，臨床一直致力于解決保守性手術治療卵巢子宮內膜異位囊腫伴不孕后聯(lián)合治療藥物的選取問題，以期促進妊娠率的提升、復發(fā)率的降低及副作用的減少等。本研究旨在探討腹腔鏡術后聯(lián)合促性腺激素釋放激素激動劑(GnRH-α)治療對子宮內膜異位癥合并不孕患者組織整合素連接激酶相關蛋白(ILKAP)表達及子宮內膜異位癥生育指數(shù)(EFI)的影響，為臨床治療提供參考依據(jù)。

所有病例均使用雙功能彩色多普勒超聲診斷儀（飛利浦iU-22超聲診斷儀）進行頸動脈超聲檢查，由接受過全國腦卒中篩查培訓的高年資醫(yī)師進行檢測，以美國放射學年會超聲會議公布的診斷標準，頸動脈狹窄程度分為四個等級，分別為正常、輕度狹窄（＜50%）、中度狹窄（50%～69%）、重度狹窄≥70%。

(3) 對稱軸邊界處理方法為假定徑向速度為0，且認為各變量沿徑向的梯度是0.

(2) 出流邊界的處理方法為假定出流充分發(fā)展.

(4) 壁面邊界的處理方法為邊界層流中運用無滑移假定，也即認為壁面邊界的速度與邊界節(jié)點的速度分量相等，即通常所說的壁函數(shù)法.

2.4 計算方案

計算邊界條件包括入流邊界、出流邊界、對稱軸邊界及壁面邊界.各邊界條件按下面的方法處理：

(4)-方程:

第一步，判斷終點。由題意知，實際參加反應的金屬質量相等，根據(jù)等質量的不同金屬與足量酸反應，產生的H2質量由多到少的順序——Al、Mg、Na、Fe、Zn，得到Fe粉比Zn粉產生的H2質量大（三個圖的終點，F(xiàn)e比Zn縱坐標高）。

堅持政治上激勵、工作上支持、待遇上保障、心理上關懷。大力弘揚系統(tǒng)內優(yōu)秀干部的先進事跡，激發(fā)廣大干部投身事業(yè)、建功立業(yè)的熱情。完善和落實談心談話制度，定期組織干部健康體檢，積極實施帶薪年休假，完善和落實干部職工療休養(yǎng)、優(yōu)秀公務員健康休養(yǎng)等制度。對有重大疾病、不適宜堅持工作的干部，探索實行離崗休養(yǎng)，身體恢復后根據(jù)實際安排工作。重視關愛基層干部，堅持執(zhí)政重在基層、工作傾斜基層、關愛傳給基層，給基層干部給予更多的理解和支持。

3 模擬結果及分析

由模擬計算結果可以直接讀出各工況下孔板后壓力恢復長度，計算結果如表3、4所示.

由表3可知，當>180×10時，的變化對沒有影響, 此時是關于和的函數(shù)，關于的式(4)可以簡化為

地下水主要來源于大氣降水和地表水（如河水、湖水、海水等），這些水進入地層后與巖土產生溶濾作用、濃縮作用、脫碳酸作用、脫硫酸作用、陽離子交替吸附作用、混合作用及人類活動作用等，使地下水的化學成分進一步演變[1]。

=(,)

(9)

由表4可知，當>180×10時，在04～08內,在005～025內，()對每個都具有

良好的線性關系，在相同下，隨減小而增大；在相同下，隨增大而減小為直觀反映與、之間的關系，與、之間的關系可以表示為

=218-323-509+755

(10)

4 試驗驗證

4.1 試驗安排

為驗證式(10)的精確性，室內驗證試驗在河海大學高速流動試驗室進行，試驗裝置包括1個進水系統(tǒng)、1個水箱、1個帶有孔板消能裝置的泄洪洞及1個帶有矩形堰的回水系統(tǒng).泄洪洞直徑為0.21 m()，與數(shù)值模擬泄洪洞直徑一致，從進水口到閘門壓力泄洪洞出口的長度為4.75 m(22.6)，孔板消能工設置在距離泄洪洞進口10.0的位置，試驗系統(tǒng)可以給出10.0左右的水頭，在孔板附近布滿了35根左右的測壓管，用于測量泄洪洞壁面各斷面壓強，孔板泄洪洞模型如圖4所示.

4.2 試驗結果分析

室內驗證試驗分兩組：第一組，=010不變，=04，05，06，07，08共5種工況第二組，=07，=005，010，015，20，025共5種工況每隔010的距離測量一次流動壓力，根據(jù)恒定壓力中的起始點確定壓力恢復長度, 兩組試驗狀態(tài)相同，試驗結果分別如表5、6所示表中為水位高度，()為水流壓力測量的無量綱位置，下標=1，2，3，4，、、及為壁面壓力(用測壓管水柱高表示)表5表明，當=04～08，到為常數(shù)保持不變，因此壓力恢復長度可以確定為壓力的位置設為基于式(9)計算的壓力恢復長度，為試驗壓力恢復長度，對比計算和試驗結果的相對誤差()和均方根誤差(RMSE)，結果如表7、8所示.

其中：為變量個數(shù).計算結果最大相對誤差小于2.5%，RMSE為5.62%，誤差小于10%.式(10)計算結果與室內驗證試驗結果吻合.當>180×10，=04～08,=005～025時，為直觀反映、與的關系，根據(jù)試驗和數(shù)值計算結果繪出圖5.

5 結語

本文研究結果表明，孔板后壓力恢復長度與孔板孔徑比、孔板相對厚度以及流經孔板流體的雷諾數(shù)密切相關.當雷諾數(shù)大于1.80×10時，孔板后壓力恢復長度幾乎不隨雷諾數(shù)的變化而變化.當孔徑比在0.4～0.8內, 孔板相對厚度在0.05～0.25內.孔板孔徑比不變時，孔板后壓力恢復長度隨孔板相對厚度減小而增大；孔板相對厚度不變時，孔板后壓力恢復長度隨孔板孔徑比增大而減小；孔板后壓力恢復長度與孔板孔徑比、孔板相對厚度具有良好的線性關系.通過多元回歸分析和曲線擬合，得到了孔板后壓力恢復長度的經驗式，室內試驗結果與經驗公式計算結果吻合.