管道突然扩大局部阻力系数初探

在管道设计中 ,经常遇到局部阻力系数确定的问题。突然扩大局部阻力系数ξ1=1 - A1 / A2 2是通过理论确定的。通过对三种 A1 / A2 情况下的局部阻力系数的实验研究 ,结果发现ξ不但与两过流断面有关 ,而且还和流速有关。通过实验研究 ,确定了ξ1 与流速 v1 及A1 / A2 之间的关系 ,在设计中 ,只要根据设计流速 v1 与 A1 / A2 就可以采用相应的ξ1 进行管道的水力计算     

管道突然扩大局部阻力系数初探

在管道设计中，经常遇中部阻力系数确定的问题。突然扩大局部阻力系数ε１＝（１－Ａ１／Ａ２）＾２是通 。通过对三种Ａ１／Ａ２情况下的局部阻力的实验研究，结果发现ε不但与两过渡以断面有关，而且还和流速有关。通过实验研究，确定了ε１与流速Ｖ１及Ａ１／Ａ２之间的关系，在设计只要设计速Ｖ１与Ａ１２／Ａ２就可能采用相应的ε１进行管的水力计算。     

R型水跃局部水头损失系数与跃后水深的计算

通过能量方程研究R型突扩水跃局部水头损失系数,完善水跃跃后水深计算的理论方法,为消力池跃后水深的计算提供新的思路。通过建立消力池出口扩散断面和跃后断面的能量方程,分析R型突扩水跃局部水头损失系数和水跃水深比的变化规律。结果发现:R型水跃相对局部水头损失系数是突然扩散断面弗劳德数和消力池突扩比的函数;相对局部水头损失系数既服从线性分布,又服从乘幂分布;水跃水深比是跃前断面弗劳德数和消力池突扩比的函数。提出了局部水头损失系数和水跃水深比的计算公式,并分别对其进行了验证。     

渐扩式水跃跃后水深的计算

分析渐扩式水跃局部阻力系数随一般二元水跃局部阻力系数变化的规律,利用能量方程推导渐扩式水跃跃后水深的计算公式,得出了渐扩式水跃新的计算方法和跃后水深新公式,通过实际工程和已有公式对其正确性进行了验证。分析认为,在工程应用范围内(扩散角θ9°),渐扩式水跃局部阻力系数与二元水跃局部阻力系数呈对数关系;提出的共轭水深新公式能满足工程运用要求,并且计算的跃后水深随着跃前断面弗劳德数的增大与已有公式计算的跃后水深值的偏离程度逐渐减小。     

平底突扩断面水跃共轭水深分析计算

基于平底突扩水跃形成机制,认为突扩断面回流区平均水深取决于突扩断面上游渠道的能量水头及断面突扩比等。假定突扩断面回流区平均水深等于突扩断面上游渠道能量水头乘以修正系数,通过实测资料分析,建立了修正系数与上游渠道弗劳德数以及断面突扩比的关系式,并将突扩断面回流区平均水深代入平底突扩水跃共轭水深一般方程,得到了跃后水深计算公式。经实测资料验证,本文跃后水深计算公式计算结果与实测资料符合良好,误差较小。     

突然缩小圆管局部水头损失系数试验研究

管网布置及设计中,局部损失的计算非常重要,但由于其影响因素多,目前常采用经验值简化计算,误差较大。突然缩小圆管是一种常见的管道连接方式,对其局部阻力系数影响因素进行试验研究具有重要的意义。通过对一定水头时不同突缩比塑料圆管的局部水头损失试验,测定了管道的流量、水温、测压管水头,分析研究了局部阻力系数与流速、管径及温度之...     

波状床面消力池的流速分布和壁面阻力系数

根据S.A.Ead和N.Rajaratnam(2002)对波状床面消力池流速、边界层厚度和壁面阻力的试验成果,通过对试验资料的分析,研究波状床面消力池断面流速分布和最大流速沿程变化的规律;根据边界层理论,研究波状床面消力池边界层的发展和壁面阻力系数的变化规律。研究表明:波状床面消力池的断面流速分布具有相似性和分区性,断面流速具有同一分布规律,各断面以最大流速为界,将其分为边界层区域和混合区域,在边界层区,流速沿垂线不断增大,在混合区,垂线流速不断减小;消力池的最大流速沿程逐渐衰减;波状床面消力池的边界层厚度远大于光滑壁面的边界层厚度;壁面阻力系数大于光滑壁面的阻力系数。提出了断面流速和沿程最大流速的计算公式和波状床面消力池边界层厚度和壁面阻力系数的计算方法。对所提出的公式与S.A.Ead和N.Rajaratnam(2002)的试验成果进行了对比分析,验证了计算方法的正确性。     

不对称水流的数值模拟与试验研究

在现有研究成果的基础上，对闸站平面不对称布置枢纽上下游水流流场的数值模拟方法进行了探讨。采用水深平均的二维水流方程可以较好地复演枢纽上游断面突缩和下游断面突扩的流速场。能贴合工程实际需要，并通过对概化模型的数值计算和物模验证，运用正交实验理论，通过量纲分析，得到处理闸站结合处导流墙的经验公式。     

高含沙水流在明槽突扩段中的局部阻力

对突扩流动的研究,以往的研究者大都局限于对清水(牛顿流体)的研究上,有关呈非牛顿体特性的明槽突扩流动除苏联泥浆水力学专家Р.И.希辛柯有简略的试验现象描述外,目前未见有更详尽的试验文献报道.尤其是对明槽突扩流的局部阻力规律更有待于去探讨. 本文在难度较大的试验基础上,对高含沙水流扩散流动的试验现象进行了分析: 处于低雷诺区的高含沙突扩流动,虽然没有清水那样强烈紊动的扩散漩涡,甚至根本没有明显可见的扩散漩涡,但是它的局部阻力却远大于相应流速的清水局部阻力.而当流速大到足以使流动进入充分紊流区时,因结构流的破坏使高含沙浑水的局部阻力接近相同流速的清水流的局部阻力.     

考虑扩散比影响的突扩水跃共轭水深计算研究

目前对突扩水跃消能中的跃后水深的理论研究还尚不成熟。根据已有文献的实验资料,对突扩式水跃回流区平均水深做出了假设,运用动量定理推导了计算突扩水跃共轭水深的理论方程,用实验资料确定了有关参数,得到了较高的精度计算方程,并利用实验资料与已有的几种共轭水深方程进行了比较。结果表明:新方程计算的跃后水深与实际更加相符。     

生态沟渠淹没刚性植被局部水头损失系数研究

在生态沟渠的过流能力和断面尺寸设计中,断面阻水特性以及平均流速是非常重要的因素。以往的研究多基于力学平衡方程,但往往仅考虑了植被的阻水作用而忽略了沟渠边壁及底板的阻水作用。从能量方程角度,将植被引起的水头损失看作局部水头损失,把边壁和底板引起的水头损失看作沿程水头损失,对含刚性植被矩形水槽试验资料进行多元回归分析,得到了刚性植被局部水头损失系数ε的经验公式和断面平均流速v的计算公式,经试验资料验证,并与通过植被阻力系数Cd推求的流速相关公式对比,得出本文提出的刚性植被局部水头损失系数经验公式和含刚性植被矩形生态沟渠断面平均流速计算公式计算的精确度较高,可为生态沟渠的设计提供参考。     

突扩式水跃跃长的计算公式推导与验证

水跃长度为突扩式消力池设计的重要参数,对消力池安全稳定以及经济合理的影响效果显著。通过建立水跃区水体质点的运动方程,研究突扩式消力池水跃跃长的变化规律。提出了突扩式水跃跃长的半理论公式,并用已有文献的实测数据对其进行验证。研究表明突扩式消力池水跃长度是跃前断面弗劳德数、跃前断面平均水深、水跃共轭水深比和消力池突扩比的函数,并随着跃前断面弗劳德数、跃前断面平均水深和水跃共轭水深比的增大而增大。结果显示,公式计算的突扩式水跃长度平均误差为4.32%,在5种体形共48组工况下只有5组工况的水跃长度相对误差>10%,且最大相对误差为-12.52%,其余工况下相对误差均<10%。     

复式河槽平均局部阻力系数的研究

研究了SKM法中的平均局部阻力系数,将复式河槽分为4个区域,运用SERS-FCF系列试验资料对各区平均局部阻力系数之间的关系进行了探求。研究发现滩地平均局部阻力系数与相对水深呈乘幂关系,主槽区与滩地区平均阻力系数之比与相对水深可用二次函数表示,主槽、滩地边坡可用主槽区和滩地平均阻力系数表示。滩地平均局部阻力系数与达西阻力系数符合线性关系,而主槽两值之比与相对水深满足对数分布。用平均局部阻力系数推求断面总过流量发现计算值偏大,经过修正后发现计算值与实测值吻合较好。     

突扩式水跃共轭水深的直接解及验证

由于泄水建筑物下游的地形条件,突扩散水跃被广泛地应用于泄水建筑物下游消能防冲设计。文章建立了突扩水跃方程并用实验验证了它的直接解。在分析水跃段水流形态的基础上对突扩式水跃始端端墙断面压力作出假设,认为回流平均压力是水跃跃首压力、水跃跃末端压力及水跃扩散比的函数。然后,根据动量原理推导出突扩式水跃共轭水深的水跃方程。通过实验给出了回流水深计算式中有关参数的经验公式。建议了突扩式水跃共轭水深水跃方程的显式直接解。突扩式水跃共轭水深水跃方程的计算结果与实验的对比表明,平均误差为5.564%,具有高的精度;与改进前突扩式水跃共轭水深水跃方程的计算结果对比说明,误差小于5%的实验组次增加了15组,占总实验组次的比例提高了16.5%,计算精度明显提高。而且计算过程简单,因此,可以用于水利水电工程的水力计算。     

复式河槽平均局部阻力系数的研究

研究了SKM法中的平均局部阻力系数,将复式河槽分为4个区域,运用SERS—FCF系列试验资料对各区平均局部阻力系数之间的关系进行了探求.研究发现滩地平均局部阻力系数与相对水深呈乘幂关系,主槽区与滩地区平均阻力系数之比与相对水深可用二次函数表示,主槽、滩地边坡可用主槽区和滩地平均阻力系数表示.滩地平均局部阻力系数与达西阻力系数符合线性关系,而主槽两值之比与相对水深满足对数分布.用平均局部阻力系数推求断面总过流量发现计算值偏大,经过修正后发现计算值与实测值吻合较好.     

突扩式水跃跃后水深的分析与计算

突扩式消力池常见于多孔水闸和泵闸结合的水利枢纽,其水跃跃后水深的计算是一个无法回避的问题。由于突扩式水跃水流的复杂性,对其跃后水深的理论研究尚不成熟与完善。根据已有文献的试验资料,对前人常用研究方法所得的突扩式水跃跃后水深成果进行了定量分析与比较。结果表明,当边墙反力对应的压强水头等于跃前水深和跃后水深的平均值时,其计算的跃后水深与实际更加相符。通过建立绕流阻力新模型,结合已有文献的实测资料,给出了突扩式水跃绕流阻力系数的计算公式,提出了突扩式水跃跃后水深计算的新方法,并对其准确性和通用性进行了验证。     

浅谈平均流速中断面形状影响与糙度计算

在断面平均流速对数公式中,引入断面特征参数C*,此参数既可反映断面形状的影响,也能反映糙率分布特性的影响。同时研究了当量糙度对阻力系数的影响程度,认为阻力系数对当量糙度影响不大,这一点对流速计算极为有利。     

突扩式消力池R型水跃的长度特征分析

根据已有文献对突扩式消力池R型水跃的试验成果,分析突扩式消力池R型水跃主要特征长度—回流扩散段水平长度、射流长度及旋滚长度的变化规律。研究表明,回流段水平长度是扩散出口断面弗劳德数和消力池上下游断面宽度差的函数;相对射流长度随出流扩散断面弗劳德数的增大而增大,随消力池突扩比的增大而减下;水跃旋滚长度随扩散出口断面弗劳德数和扩散出口断面水深的增大而增大,随消力池突扩比、跃后断面水深与扩散出口断面水深比的增大而减小。提出了R型水跃射流长度及旋滚长度的计算公式,并用已有文献资料进行了验证。     

辽阳水文站桥测断面水面流速系数分析

本次研究的目的是确定辽阳水文站桥测断面水面流速系数。方法是用桥测断面的五点法垂线平均流速与水面流速建立函数关系,从而推算出桥测断面水面流速系数为0.890。通过与上下游水文站断面水量的对照,验证了该水面流速系数的合理性。     

管道截面突变处的局部阻力系数

不可压紊流流经管道截面突变处，截面积之比和流速分布不均匀性对局部阻力系数有影响。流速分布符合幂次律。利用流体流过管道截面突变处的动量变化和能量变化。求出了损失的能量，从而得出管道截面突然扩大处的局部阻力系数ξ＿１；仿照计算ξ＿１的关系式，给出了管道截面突然缩小处的局部阻力系数ξ＿２。从计算结果来看，当小直径截面的雷诺数大于２×１０￣（６）时，计算管道截面突然扩大处的局部阻力系数ξ＿１，速度分布可作为均匀分布来处理；当小直径截面的雷诺数大于７３００时，计算管道截面突然缩小处的局部阻力系数ξ＿２，速度分布可作为均匀分布来处理。理论计算与实验结果对比表明，两者之差平均不超过０．０６。所以本文给出计算管道截面突变处的局部阻力系数的关系式是可行的。