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龙图腾网获悉中国水利水电科学研究院申请的专利一种监测湖库水体流场漂浮物的设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119272650B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411226585.9，技术领域涉及：G06F30/28；该发明授权一种监测湖库水体流场漂浮物的设计方法是由刘晓波;张永生;王伟杰;黄爱平;董飞;王文豪;李磊设计研发完成，并于2024-09-03向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种监测湖库水体流场漂浮物的设计方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种监测湖库水体流场漂浮物的设计方法，包括：选定控制方程；选定分析方式；建模及网格划分；边界条件与参数设置；多类型漂流物数值模拟仿真与对比分析。本发明通过对精心选取的七种漂流物进行物理实验和计算机模拟，计算出七种漂流物的流动特点和在水流中左右两侧压力差，根据物体倾向于向压差较小的一边运动的特点，经过对比和模拟，确定球型为最容易在流速最大的水流中漂流的形状，从而得出球型物体作为漂流浮标的形状，球型漂流物的运动轨迹能够精确的代表湖库中水流的流动轨迹。

本发明授权一种监测湖库水体流场漂浮物的设计方法在权利要求书中公布了：1.一种监测湖库水体流场漂浮物的设计方法，其特征在于，所述方法的步骤如下： 步骤1，选定控制方程： 控制方程：用x、y二维直角坐标系表达： 式中：ρ为流体密度；t为时间；u为速度的x分量；v为速度的y分量；μ为流体动力粘度； 步骤2，选定分析方式： 选择有限元法作为离散方式：所述有限元法离散过程为： 1将流体求解计算区域离散成多个独立单元，而后基于变分法或者加权余量法生成各个单元中的离散方程，以致误差函数降为最小值而且出现稳定解； 2将各个单元中的离散方程组合到一起，得到整个流域内的总体方程组，然后通过给定的初始值和边界条件进而得到整个流域内的数值解； 步骤3，建模及网格划分：在实验室建立物理模型和在计算机的模拟空间建立数值模拟模型；物理模型：设置两侧有左右边壁的流水槽，水流沿左右边壁流动；数值模拟模型：数值模拟模型采用非结构化三角网格对流体域进行离散，为使其得到精确的结果，对圆球表面进行局部网格加密，所述的物理模型和数值模拟模型及数值模拟模型的网格包括： 1完整圆球：将一个完整球体作为漂浮物固定在流水槽一侧，在模拟空间构建相应的流水槽和球体，并在球体周围建立网格，球体周围的网格密集，之后逐渐增大网格； 2直线贯穿型圆球：将一个带有贯穿球心的圆柱孔的圆球体作为漂浮物固定在流水槽一侧，圆柱孔的中心轴线垂直于水流方向，在模拟空间带有贯穿球心的圆柱孔的圆球体的周围建立网格，带有贯穿球心的圆柱孔的圆球体周围与球体接近的边壁之间的网格密集，之后逐渐增大网格； 3十字贯穿型圆球：将一个带有正交圆柱孔贯穿的圆球体作为漂浮物固定在流水槽一侧，两个圆柱孔一个垂直于水流方向，一个顺水流方向，在模拟空间的球体周围建立网格，球体周围与球体接近的边壁之间的网格密集，之后逐渐增大网格； 4等直径双圆球：将两个紧密固定结合在一起的直径相同的圆球体作为漂浮物固定在流水槽一侧，两个球体顺水流方向排列，在模拟空间的球体周围建立网格，球体周围与球体接近的边壁之间的网格密集，之后逐渐增大网格； 5一大一小双圆球：将两个紧密固定结合在一起的直径不同的圆球体作为漂浮物固定在流水槽一侧，两个球体沿水流方向排列，直径相差一倍，在模拟空间的球体周围建立网格，球体周围与球体接近的边壁之间的网格密集，之后逐渐增大网格； 6椭圆球：设置两侧有左右边壁的流水槽，水流沿左右边壁流动，将一个长短轴相差一倍的椭球体固定在流水槽一侧，椭球长轴顺水流方向，在模拟空间的球体周围建立网格，球体周围与球体接近的边壁之间的网格密集，之后逐渐增大网格； 7带凸起的圆球：设置两侧有左右边壁的流水槽，水流沿左右边壁流动，将一个外圆周均布多个小球球体固定在流水槽一侧，大球体的直径大于小球直径的两倍以上，在模拟空间的球体周围建立网格，球体周围与球体接近的边壁之间的网格密集，之后逐渐增大网格； 步骤4，边界条件与参数设置：边界条件的设置如下： 1入口边界条件类型为均匀来流边界条件： U中＝Umax， 其中：入口中间的流速U中为最大速度Umax，流速向两侧边壁逐渐减小； 2出口边界条件类型设置为自由出流边界条件： P＝0； 其中：P为出口压力； 3平行水流方向的边壁边界条件： v＝0 4根据流体力学的基本假设，将漂浮物表面设置为无滑移边界条件： u＝0，v＝0； 步骤5，多类型漂浮物数值模拟仿真与对比分析：在流水槽中开启水流，中间为最大流速，流速向两侧边壁逐渐减小，流速在边壁处为0；测量各个漂浮物两侧的压强，并计算各个漂浮物左右两侧水流的压强差；同时在计算机中开启数值模型模拟，模拟水流在模拟流水槽流经模拟漂浮物，生成各个模拟漂浮物的两侧压强分布；漂浮物的左侧为水流流速较大的区域，其压强较小，而右侧为水流流速较小的区域，其压强较大；据此，漂浮物在水流中倾向于向压强较小的一侧运动，即倾向于向水流流速较大的中间位置移动；由物理模型实验和数值模拟模型的压强模拟可知，在七种类型漂浮物中，圆球所受到的压强差最大，表明在七种漂浮物类型中圆球体最有利于随主流运动。

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