管流与明渠层流的总流机械能方程及机械能损失计算

管流与明渠流同属流体力学中的内流,其总流机械能方程在水力学中称为总流能量方程。现有水力学中的总流能量方程是以理想不可压缩液体的伯努利方程为基础得到的,无法得到总流机械能损失的表达式。该文作者曾直接从黏性不可压缩流体运动的控制方程出发分别得到了管流及明渠流的总流机械能方程,解决了以上问题。考虑到层流条件下明渠流自由表面的变形特点,该文在前述工作基础上,将管流及明渠流在层流条件下的总流机械能方程进行了统一,同时还分别计算了管流(圆管、不同长短半轴比的椭圆管、不同宽高比的矩形管和不同内外径比圆环管)及明渠流(不同宽深比的矩形明渠)在层流条件下的总流机械能损失系数。结果表明:在同一雷诺数条件下,圆管层流的总流机械能损失系数比椭圆管层流、矩形管层流、圆环管层流及较大宽深比的矩形明渠层流的机械能损失系数要小。     

明渠恒定非均匀渐变流设计断面简易计算方法

在明渠恒定均匀流流量公式的基础上,推导明渠恒定非均匀渐变流流量近似计算公式,并应用于淮北平原水利连通工程河道断面设计。利用HEC程序试算设计断面的过流能力,验证明渠恒定非均匀渐变流计算公式精度满足要求,且计算简单方便,可应用于工程设计。     

明渠恒定非均匀流比降一面积法高洪糙率的确定

本文是根据恒定非均匀流的计算公式，研究影响糙率的各因子，分析水位与各因子的关系有其规律，将其高水延长，确定出高洪糙率，达到比降－面积法应用的目的。     

明渠非恒定流数值计算

本文从特征线理论出发，将计算非恒定流常用的差分格式统一起来，根据实际问题所需的不同精度要求，可单独使用某一格式或联合使用其中的两种模式。该方法理论严密，程度设计紧凑，通用性强，收敛速度快。可用于水库，河道及河网地区的洪水演算，水电站尾水渠及抽水蓄能电站上、下库水位－流量过程计算，还可用于通航船闸，灌区配水等非恒定流条件下水力参数的计算。     

光滑明渠均匀紊流水流结构研究

建立了一套高精度的明渠水流试验系统,并通过PIV流场仪测量了光滑明渠均匀紊流的水流结构.为真实反映均匀紊流的水流特性,PIV采样次数约需要3 000次.试验结果:对数一尾流律公式能够很好地描述明渠均匀紊流垂线流速分布,卡仃常数、积分常数和尾流律系数分别为0.407、4.902和0.272;紊流度垂线分布符合前人的研究成果,但经验系数有所差别,分别为Du=2.05、Dv=1.2l、Ck=1.25.     

明渠恒定非均匀流比降—面积法高洪糙率的确定

本文是根据恒定非均匀流的计算公式,研究影响糙率的各因子,分析水位与各因子的关系及其规律,将其高水延长,确定出高洪糙率,达到比降~面积法应用的目的。     

论梯形明渠均匀流计算的改进

提出了梯形明渠均匀流计算的改进方法。     

明渠均匀流研究

利用普朗特-卡门（Prandtl-Karman）粗糙平板上的流速分布公式, 推出了二维明渠均匀流的流速计算公式;然后,在假定矩形渠道底部阻力和边墙阻力相等的条件下,推出了矩形明渠均匀流的流速计算公式;随后,利用尼古拉兹的粗糙管道流阻力系数公式,推出半圆形明渠满流时的计算公式,再转化为非满流条件下的计算公式。将推导出来的二维、矩形及半圆形明渠计算公式的计算结果同前人的试验结果相对比,二者吻合良好;并同谢才-曼宁公式的计算结果进行对比,结果表明,文中4个算例的计算结果比谢才-曼宁公式的计算结果更接近试验值。     

光滑明渠非恒定流变形特性研究

为了探求明渠非恒定流的变形特性,建立了一套高精度的明渠非恒定流试验系统,通过不同频率、流量、底坡等40组水槽试验,对光滑明渠内正弦型连续非恒定流传播过程进行了研究。结果表明：非恒定流在传播过程中,随着传播距离的增加,其上升段往往越来越陡,下降段越来越缓,甚至出现波的破碎现象,但总的周期保持不变。最后通过对40组试验结果分析,得到了计算明渠非恒定流变形率Ta(x)的计算公式。     

分段计算的渠道恒定非均匀流能量方程稳定性探讨及验证

工程设计中求解渠道水面线常采用能量方程分段计算法,但该计算法将导致计算误差向后续计算传播,因此需对能量方程的稳定性进行分析,以确保计算误差能在后续计算的传播过程中得到有效控制。该文对渠道恒定非均匀流能量方程的稳定性进行了初步探讨,并给出误差控制的建议,同时对天然河道水面线计算也有一定的参考意义,可供相关工程设计人员参考。     

矩形明渠消力池水跃的水头损失研究

为了研究沿程水头损失与局部水头损失的变化规律,根据沿程水头损失的基本定义,推求矩形明渠消力池水跃区沿程水头损失与床面阻力系数、水跃共轭水深比、跃前断面宽高比及跃前断面水深的理论关系,提出了矩形明渠水跃区沿程水头损失及其系数和局部水头损失系数的理论公式,给出了沿程水头损失系数、局部水头损失系数和总水头损失系数的简单拟合公...     

陡坡弯道水流悬栅(板)消能特性测试研究

采用悬栅（板）消能可有效解决陡坡急流冲击问题，并已在实际工程中成功应用，采用多普革激光测速系统对流场进行全面测试，结果分析表明，悬栅（板）消能可显著降低凹岸水深，从而达到稳定和平顺水流的目的，与人工增加陡坡糙度相比，具有适应性强和消能效果明显的特性。     

天然明渠减速流超大尺度湍流结构特性初步研究

为探究天然明渠减速流中超大尺度湍流结构特性,使用声学多普勒剖面流速仪(ADCP)和声学多普勒流速仪(ADV)对重庆河段开展了单条垂线以及水面区域固定点的三维瞬时流速测量,对紊动强度、超大尺度湍流结构波长以及湍动能占比等进行了分析。初步结果显示:在天然明渠减速流中仍然存在超大尺度湍流结构,其纵向尺度在沿水深方向上表现为先增大后减小的变化趋势;减速流中超大尺度湍流结构能够在水面区域维持自身结构且携带着大部分的湍动能。     

黄河沙坡头水利枢纽导流明渠的消能布置

黄河沙坡头水利枢纽导流明渠下游的消能型式由物理模型试验所得，是一项在低佛氏数条件下的二级消能方法的成功实践。在明渠出口处采用二级消能方法，同时结合扩散消能措施，有效地解决了明渠水流的消能问题，使明渠水流与下游河道得以很好地衔接，同时，该方案也为工程节省了大量投资。     

渐变河道水流结构及局部水头损失特性研究

河宽渐变是天然河道的普遍形态特征。运用声学多普勒流速仪（ADV）测量了渐变河道模型的水流结构。试验结果表明：渐变河道形态对水流结构影响明显,在渐缩段和渐扩段产生二次环流,前者影响效应大于后者,且方向相反。基于 SMS 水动力学模型对渐变河道水流特性进行了二维数值模拟,与实测值吻合较好,并计算分析了局部水头损失系数沿程的变化规律。     

水垫消能的水力计算问题讨论

文中回顾了水垫消能的流态及相应的计算方法,水舌在水下的扩散,流速分布、动水压强分布及允许动水压力的研究成果,列出了水力参数的计算方法,可供设计参考。