蛋形断面无压隧洞水面线解析算法

针对蛋形断面形式复杂,用常规方法完成水面线计算不但存在误差累积而且计算工作量大、效率低的问题,依据优化拟合理论,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经拟合计算得到了一个简化通用算式来替代原积分中的分段且不可积函数,并推求出了蛋形断面隧洞水面线计算的近似解析通式。拟合误差分析和实例计算结果表明:解析通式的计算误差小于2%;利用近似解析通式完成蛋形断面隧洞水面线计算可使求解过程大幅度简化,工作效率明显提高。     

矩形渠槽水面线的解析近似算法

采用常规的分段求和法完成矩形断面明渠水面线计算,不但存在误差累积且计算工作量大、效率低。依据优化拟合理论,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经拟合计算获得了由一个简化通用算式替代原积分中的不可积函数,不但实现了由差分逐断面推算改为直接完成求解,且由于正、负拟合误差的相互抵消,使最终计算成果的精度进一步提高。利用该近似公式完成矩形断面明渠水面线计算,可使求解过程大大简化,工作效率明显提高,具有实用推广意义。     

无压流六圆弧蛋形断面临界水深近似算法

针对六圆弧蛋形断面临界水深常用计算表达式涉及4个分间的分段函数、需求解超越方程、计算工作量大的问题,依据优化拟合理论,以标准剩余差最小为目标函数,在实际工程参数取值范围内,通过对4个分段函数的逼近拟合获得了一个通用的简化近似公式,该公式可使六圆弧蛋形断面临界水深的计算大幅度简化。该公式的精度分析及算例计算结果表明,在工程实用范围内,该公式最大计算相对误差为0.563%,可以满足实际工程的精度要求。     

六圆弧蛋形断面共轭水深的简化计算

六圆弧蛋形断面共轭水深计算公式分段,且为复杂的超越方程,无法直接获解。通过对该种断面水跃共轭水深函数的进一步整理,获得了用无量纲面积倒数及无量纲静水压力表示的无量纲水跃函数,采用优化拟合方法分别对无量纲面积倒数及无量纲静水压力函数进行拟合替代,获得了可直接完成跃前及跃后断面水深计算的简化计算通式,计算过程简捷,方法直观,在工程适用参数范围内,最大计算误差小于0.8%。更多还原     

蛋形断面隧洞临界水深的简易算法

蛋形断面临界水深计算需完成表达形式复杂且分3个区段给出的超越方程求解,针对解析法无法直接完成求解而采用常规的试算法计算工作量大、效率低、不便实际应用等问题,依据优化拟合理论,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经拟合计算得到了一个表达形式简单直观、计算不分区段、便于实际应用的通用简化公式。精度分析及实例计算结果表明,该公式最大计算误差仅为0.649％,利用该公式完成蛋形断面临界水深计算可大大简化计算过程,提高工作效率。     

无压六圆弧蛋形断面隧洞正常水深的简化计算

由于六圆弧蛋形断面形式复杂,正常水深无法通过解析法获解。常规的计算法由于公式分段、表达形式为复杂的超越方程,计算工作量大、效率低。依据优化拟合理论,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经拟合计算获得由一个通用算式表达、形式简单直观、便于实际应用、计算精度满足设计要求（最大误差为0．887％）的近似公式,具有一定的实用推广意义。     

马蹄形断面隧洞收缩水深的简易算法

摘要：由于标准马蹄形断面分别由不同圆形半径的圆弧连接而成,因此,断面形式与其它常用输水断面比较相对复杂,收缩水深的计算不但需完成较复杂的超越方程求解,而且计算公式通过分段函数给出,采用解析法无法直接获解,而传统算法（图表法、试算法、迭代法）既繁琐误差又大。笔者对该断面收缩水深基本方程变形整理后的超越函数进行优化拟合替代,并以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经拟合计算获得了表达形式简单直观、便于实际工程应用、计算精度满足设计要求（最大误差为1．396％）的近似公式,具有一定的实用推广意义。     

五圆弧平底蛋形断面隧洞临界水深的简易算法

五圆弧平底蛋形断面隧洞具有结构相对简单、断面形状尺寸容易控制和易于施工的特点,是工程中较常采用的水工隧洞断面形式之一,但其断面临界水深计算公式复杂,且为分段的超越方程,在求解过程中计算繁琐,无法直接给出解析解。为此,本文计算了五圆弧平底蛋形断面的水力要素,得到3种典型断面的过水断面面积和水面宽度计算公式,并对临界水深的基本计算公式进行简单的数学变换,对无量纲临界水深和无量纲参数的关系进行研究分析,利用优化拟合理论,在工程适用的范围内推导了3种典型五圆弧平底蛋形断面临界水深的直接简易计算公式,并进行了精度分析。结果表明:公式计算误差绝对值的最大值小于0.24%,且大部分区域相对误差在0.1%内正负波动,完全满足实际工程的精度需求。     

标准Ⅱ型马蹄形断面水面线的积分算法

标准Ⅱ型马蹄形断面由于几何形状复杂,水面线的计算较为困难,研究其工程设计中的简化计算方法是完全必要的。根据标准Ⅱ型马蹄形断面的几何关系分析了标准Ⅱ型马蹄形断面不同区域内相对断面面积、相对湿周、相对水力半径、相对水深和相对水面宽度的计算方法。根据明渠恒定非均匀流水面线的微分方程,给出了标准Ⅱ型马蹄形断面水面线的分段试算法公式。根据最小二乘法拟合原理,给出了j′,Fr′²与相对水深h/r₁的近似关系,并以此关系给出了标准Ⅱ型马蹄形断面水面线的积分公式,积分公式为显函数关系式,计算方便。通过3个算例比较了试算法和积分法的结果,其中试算法的步高取为1 mm,积分法与试算法相比,最大误差为0.965%,计算精度满足工程设计要求。     

梯形断面收缩水深的简化计算法

针对目前求解梯形断面收缩水深存在的计算繁琐、精度不高、适用范围小等问题,通过引入无量纲水面宽度,在对梯形断面收缩水深计算公式变形整理的基础上,经对式中复杂隐函数方程的优化拟合,获得了表达形式简单、计算简捷、求解成果精度高（最大拟合误差仅为0.42%）、适用范围广的简化计算公式。     

迭代逼近─逐次优化拟合方法在水力计算中的应用研究

半立方抛物线形断面明渠收缩水深的计算理论上无解析解,但该参数在工程计算中运用十分频繁且有较高的计算精度要求。针对现有的同类公式精度不够高的问题,通过简单的数学变换推得半立方抛物线形断面无量纲收缩水深的基本方程,引入高次方程近似求解的迭代逼近—逐次优化拟合方法,基于迭代理论建立合适的函数模型并选取适当的拟合参数,以剩余标准差最小为目标对其进行逐次优化拟合,得到一套直接计算公式。误差分析及实例计算结果表明,在工程适用范围内,该直接计算公式的最大相对误差绝对值仅为0.039%,平均相对误差小于0.024%,拟合相关系数达1.000 0。该公式的建立较好地弥补了现有的同类公式计算精度的不足,为渠道工程的设计和运行管理提供了参考,也为涉及高次方程求解的各类工程水力计算提供了有益的借鉴。     

马蹄形隧洞过水断面临界水深的简化计算方法

针对马蹄形隧洞过水断面临界水深计算方法比较繁琐等问题,依据优化拟合原理,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内进行逼近拟合,提出一种简化计算方法。该方法近似公式的表达形式更加简单直观,不必分段和进行判别选取,实际计算仅借助计算器即可快速完成。算例分析及精度比较表明,该简化计算方法的拟合替代精度高于有关文献,最大拟合相对误差仅为0.58%,且拟合相对误差小于0.5%的点占总计算点数的95%以上,可以满足实际工程的设计精度要求。     

抛物线形断面正常水深简化解析式简

由于三次抛物线形断面正常水深求解涉及不可积分函数和超越方程计算问题,无法采用解析法完成。但通过引入二次抛物线近似积分法及优化拟合法,经逐次逼近拟合,获得了表达形式简单、计算过程简捷,实用范围广、便于工程设计人员实际应用的近似计算通式。误差分析及算例计算表明,在工程实用范围内,该算式的最大计算相对误差为0．941％,完全满足工程的设计精度要求,具有推广应用价值。     

标准U形断面渠槽收缩水深简化计算

标准U形断面收缩水深计算需完成超越方程求解,而且因断面形式特殊,求解函数分两个区间给出,理论上无法获得解析解。常规的图表法、试算法及近似法均存在计算公式分段、表达形式复杂等问题。该文在对基本方程变形整理的基础上,依据优化拟合理论,取标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经对函数中超越方程的优化拟合替代,获得了由一个通用算式表达、形式简单直观、便于实际应用、计算精度满足设计要求的近似公式,具有一定的实用推广意义。     

标准门洞形隧洞正常水深的简易算法

为了进一步简化标准门洞形过水断面正常水深的计算过程,依据优化拟合原理,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经逐次逼近拟合计算,获得了由一个通用算式直接完成求解计算的简易解析式,其形式更加简洁直观,容易记忆,便于应用,实际计算仅借助计算器即可方便快捷地完成。实例计算分析表明,该简易算法的最大计算相对误差仅为0.791%,且相对误差小于0.5%的点占总计算点数的79.4%,满足实际工程的设计精度要求,具有一定的实用推广意义。     

平底Ⅰ型马蹄形断面临界水深的直接求解

平底Ⅰ型马蹄形断面由于其形状及其尺寸容易控制,是水利水电工程中较常采用的断面形式之一,但其临界水深是超越方程,无解析解。为此,通过对平底Ⅰ型马蹄形断面临界流方程进行数学变换,对无量纲临界水深和无量纲参数之间的关系进行研究分析,应用拟合原理得到了平底Ⅰ型马蹄形断面临界水深的近似计算公式。该公式克服了传统的试算法或查表法存在的计算繁琐、依赖图表、误差较大等缺陷。在工程的常用范围内(即临界水深与拱顶半径之比：0相似文献   

小流域设计洪水推理公式简化计算

利用小流域设计洪水推理公式计算洪峰流量涉及超越方程求解,现有的迭代法及简化公式法均存在计算过程繁、求解精度差,而利用计算机求解又不便工作。综合牛顿迭代与简单迭代法的优点,整理推求出了理论解析计算公式,并采用优化拟合法对理论计算公式进行了拟合替代,获得了表达形式简单、计算便捷、便于实际应用的近似解析式。精度分析显示,该公式的最大计算相对误差小于0.42%。实例计算结果表明:利用该公式完成小流域设计洪峰流量计算,可使计算过程大大简化,工作效率显著提高,具有实用推广意义。     

标准门洞形过水隧洞正常水深的计算

针对目前图表法、试算法及近似法存在的问题,采用优化拟合的方法,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经拟合分析及计算获得了表达形式更加简单直观、常数及系数项数字位数最少、便于记忆及实际应用、计算精度满足设计要求（最大误差为0.685%）的近似公式,具有一定的实用意义。