不同水力要素对人工渠道糙率影响的主次关系

对于不同粗糙壁面的人工渠道中的均匀流,选取弗劳德数Fr、底坡比降i、雷诺数Re、流量Q、渠道平均水深h为参数,通过水力模型试验,确定这些因素对糙率系数的影响程度,分析各要素间的主次关系及相关关系。结果表明:对糙率影响较大的水力要素排序依次为弗劳德数Fr、渠道平均水深h和底坡比降i,糙率与流量、雷诺数无关。     

不同粗糙壁面人工渠道糙率影响因子试验研究

通过线性相关分析和投影寻踪回归分析,对不同粗糙壁面人工渠道糙率系数的试验结果进行数据分析,根据前期研究结果,确定弗劳德数Fr、流量Q、渠道平均水深h、绝对粗糙度Δ、底坡坡降i和雷诺数Re为影响因子,探讨各水力要素对人工渠道糙率系数影响的主次关系。结果表明:对不同粗糙壁面人工渠道糙率系数重要的影响因子为底坡坡降i、渠道平均水深h和弗劳德数Fr,其中弗劳德数Fr为改变人工渠道糙率系数较重要的影响因子,明渠水流的糙率系数随着流态的变化而变化。     

水平进水口旋涡形成条件试验研究

通过模型试验,研究了水平进水口旋涡形成过程及对流量的影响,根据试验数据,经拟合得到了旋涡形成的临界淹没深度与水流弗劳德数的定量关系式.     

弧形闸门前旋涡临界淹没水深研究

该文以某弧形闸门控制的泄洪闸为研究对象,采用比尺为1:20的水工模型试验,对弧形闸门前的旋涡特性及其临界淹没水深进行了研究。试验观测发现,弧形闸门局部开启时,闸门前旋涡总是成对出现的,且环量方向相反。实测吸气旋涡的临界淹没水深数据表明,其不仅与弗劳德数有关,还与进水口的宽高比以及来流收缩比有关。最后该文通过理论分析和数据拟合的方法,建立了避免弧形闸门前形成吸气旋涡的临界淹没水深公式,该公式同时考虑了弗劳德数、闸门开度和来流环量的影响。     

不同边壁条件下矩形明渠水力特性实验研究

为了研究明渠水流水力特性变化规律,在室内实验的基础上,采用矩形明渠变坡水槽,通过改变边壁条件、坡度和流量进行实验,得到了较好的实验数据。实验结果表明:边壁条件和坡度相同的情况下,随着流量的增加,水深呈线性增加,平均流速和雷诺数呈现幂函数增大;当Fr1时,弗劳德数随着流量的增加而增加;当1Fr1.526时,弗劳德数随着流量的增加先增加而后减小;当Fr1.526时,弗劳德数随着流量的增加而减小;曼宁糙率系数随着流量的增加呈对数减小趋势。边壁条件和流量相同的情况下,随着坡度的增大,水深呈减小趋势,平均流速、雷诺数、弗劳德数和曼宁糙率系数均呈现增加的趋势。并由实验数据得出了雷诺数与坡度和流量关系的经验公式。     

底坡变化对坡面流水动力学特性影响研究

坡度是影响坡面流水动力学特性的重要因素之一,采用变坡试验水槽在变化水深条件下模拟坡面流,用于研究7种不同坡度对水动力学特性的影响。结果表明:水力坡度、弗劳德数、雷诺数随坡度增大而增大,阻力系数随坡度增大先增大后减小;在相同坡度条件下,弗劳德数随水深增大先减小后趋于稳定,雷诺数随水深增大而增大;当0≤J≤1.5%时,水力坡度随水深增大先减小后趋于稳定;当2%≤J≤3%时,水力坡度随水深增大先基本不变后减小。     

双有压进水口布置型式对漩涡特性的影响

水工建筑物有压进水口吸气漩涡对建筑物和水力机械有一定的破坏作用。探讨漩涡尤其是吸气漩涡的产生机理,揭示其运动的规律,寻求控制漩涡危害的有效措施,对工程具有实际意义。以往对进水口漩涡特性与影响因素研究主要集中在单道单管引水,关于双进水口或多进水口的漩涡特性的研究较少。选取双有压进水口淹没出流,针对不同淹没水深,通过改变进水口体型及布置型式,观测水面流场及漩涡特性。研究发现随着相对淹没水深的增加,吸气漩涡持续时间、频率及强度均降低;不同淹没水深情况下,立轴漩涡的直径及强度随着淹没水深的不断增加呈现先变大后减小的变化过程;适当增大进水口间距能够改变漩涡类型,降低吸气漩涡持续时间及其出现的频率。     

台阶式溢洪道滑行流相对水力特性规律研究

台阶式溢洪道消能效果显著、能大大减小下游消力池的尺寸、节省工程量和投资,但其水流规律复杂。本文对比研究了台阶式溢洪道和同体型的光滑溢洪道,并引入台阶式溢洪道相对流速、相对弗劳德数、相对消能率等3个相对水力参数。通过模型试验,分析了台阶式溢洪道流速、弗劳德数、消能率等常规水力参数及3个相对水力参数沿程变化规律、相对临界水深及溢洪道坡度对常规及相对水力参数的影响。分析结果表明:台阶式溢洪道常规水力参数沿程呈复杂的曲线变化规律,相对临界水深及坡度对常规水力参数的影响亦较为复杂,不便应用;台阶式溢洪道相对水力参数沿程表现出良好的线性相关关系,相关系数平均值为0.9887～0.9944;相对水力参数均随相对临界水深的增大而减小,随溢洪道坡度的增大而增大。通过对台阶式溢洪道相对水力参数沿程线性规律的定量分析,并结合光滑溢洪道成熟的水力计算理论,可为台阶式溢洪道复杂水力特性计算提供新方法。     

水电站进水口水工模型试验研究

结合实际工程对水电站深式进水口阻力系数、临界淹没水深和漩涡等进行了水工模型试验，试验成果表明：进水口阻力系数和临界淹没水深与取水口布置条件有关，采用经验公式计算所得临界水深偏于安全，说明采用模型试验来确定水电站取水口的布置方式是一种有效手段。     

抛物线形渠道的水力特性

通过积分和数值积分研究了n次抛物线形渠道湿周的计算,根据明渠均匀流理论研究了n次抛物线形渠道的正常水深;根据明渠临界水深和水跃共轭水深的理论,研究了n次抛物线形渠道的临界水深、弗劳德数以及水跃共轭水深的计算方法。给出了n次抛物线形渠道湿周、正常水深、临界水深、弗劳德数和水跃共轭水深的通用计算式,给出了水跃共轭水深的迭代式,证明了迭代式的收敛性,通过实例验证了计算式的正确性。本研究提出的n次抛物线形渠道的正常水深、临界水深、弗劳德数和水跃共轭水深的计算方法具有通用性,计算简单、精度高,可以应用于实际工程。