顺坡折坡水跃方程的评述与改进

推导顺坡水跃方程的两种基本假定，实质上都是水跃区水面线直线化的处理。在这样假定基础上，本文近似地视折坡水跃为tgθ的顺坡水跃，得到了试验资料[2]的验证。     

c型折坡水跃特性的试验研究

水跃消能是水利工程中经常用到的消能形式,国内外许多学者对水跃进行了大量的研究。在工程实践中发现,c型折坡水跃的水力特征值与规范方法计算得到的值有较大差异。文章针对c型折坡水跃特性进行了试验研究,并结合量纲分析和数值分析方法,得出以斜坡段坡角θ为参数的c型折坡水跃跃后水深、水跃长度的计算公式,并利用水槽试验数据和实际工程水工模型试验对公式进行了验证。结果表明:所得公式的计算误差不超过±12%,可供工程设计计算参考。     

折坡消力池水力计算

本文用动量方程推导出折坡水跃计算公式，计算结果与已有的试验成果基本一致，可供工程设计计算参考。     

关于斜坡水跃计算若干问题的讨论

斜坡水跃计算成果的可靠性对斜坡水跃消力池设计的成败至关重要，本文针对目前工程单位广泛采用的两本设计手册（文献（２）（３）中关于斜坡水平计算算式的差异，逐一进行了分析对比讨论，最后指出：文献（２）中的算式是正确的，文献（３）所提供的共轭水深度算法存在问题，但茯计算结果仍然是正确的，并找出了其原因之所在；文献（３）中关于斜坡跃长的算式是错误的，不能用于工程计算，同时，本文还根据有关文献资料提出了斜坡水     

不同跃首位置的B型水跃特性

本文研究了B型水跃跃首位置（相应于槽坡突变处）对其特性的影响，提出了控制B型水跃水力函数的新公式，对1：3、1：4、1：5三种边坡作了研究并实测了水滚长度和尾水深度。实验数据分析表明：引入考虑沿斜坡水跃跃首相对位置影响的新参数是必要的，导出的公式适用于行近佛汝德数为2．4～7．4的水流。     

复式平底消力池水跃特性及其水力计算

本文研究了溢流坝复式平底消力池水跃特性,提出复式平底池水跃水力计算新公式T_c/h_k=2(A/3)~(0.5)cos[60°-1/3arccos(3/A)~(1.5)],式中无量纲系数A=2(h_k/h_c)+((d+h_c)/h_k)~2+(L_s+2S)/h_k·(d/h_k)tgφ。根据模型试验得到经验式tgφ=0.371(h_k/(d+h_c))-0.177(h_k/(d+hc))~2,适用范围为0<2.1,0     

矩形扩散水跃水力计算新公式

通过对矩形扩散水跃研究，给出了不同的宽深比，不同的佛劳德数及不同的扩散角下的水跃表面轮廓曲线，水跃长度及侧墙压力系数的计算公式，并应用动量原理导出矩形扩散水跃的理论公式，以便设计和实际应用。     

水平矩形扩散水跃跃长的研究

水平矩形扩散水跃跃长是设计扩散消力池的一个重要参数,但由于扩散水跃比较复杂,所以矩形扩散水跃跃长的计算迄今无理论公式可循,工程界仍采用实验公式,目前水平矩形扩散水跃跃长的实验公式较多,各家对水跃长度的定义不同,跃后断面的不稳定性,以及由模型和原型间比尺效应引起水跃跃长的差别,这     

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。     

改进的突然对称扩散水跃方程

泄水建筑物下游的消能防冲是水利工程设计的重要问题。突然对称扩散水跃是消能的一种基本形式。为了研究突然对称扩散水跃共轭水深的水力特性,根据动量原理建立了突然对称扩散水跃共轭水深方程。发现突然对称扩散水跃始端扩散断面的回流平均水深ｈ３可以表示为跃前断面水深ｈ１和跃后断面水深ｈ２的函数,即ｈ３＝ｈ１＋αｈ２。根据大量实验资料,给出了系数α随着突扩比β变化的函数关系式。本文建议的方程能够很好的与实验吻合一致。在已有的计算方法中,本文方程与实验结果的平均误差和最大误差最小。因此,本文方程可以应用到实际问题的水力计算。     

消力池水跃消能试验分析

通过对水库溢洪道进行水工模型试验,从原方案到修改方案进行了消力池体型尺寸修改和加设消能工的多次试验,提出方案五为最优方案,并从跃前弗汝得数与消能系数的关系上论证了最优方案的合理性。     

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。     

突然扩散水跃方程的改进与比较

为研究突然扩散水跃方程的特性,根据动量守恒原理,在回流区平均水深作为代表水深的假设下,推导了突然扩散水跃的一般方程。在改进了回流区平均水深具体表达式的基础上,得到了突然扩散水跃的新方程,并给出了有关参数的确定方法。将已有的和改进的突然扩散水跃方程求得的共轭水深比与试验结果进行了比较,结果表明:不同突扩比时改进后的方程求得的共轭水深比与试验结果的平均相对误差和最大相对误差最小,计算精度最高;且改进后的方程具有显式解,计算方便。因此,改进后的方程可用于突然扩散水跃共轭水深的水力设计。     

水跃区水流脉动压力相似律的试验研究

本文通过孔口出流平底二元自由水跃5个相对比尺的132组模型试验,获得了水跃区内底板上跃首佛氏数从2.94～8.61,雷诺数从2×10~4～6×10~5的水流脉动压力资料。对不同比尺的试验结果进行对比分析,推导了水流脉动压力的幅值和频率比尺。得到的结果是脉动压力的幅值比尺为模型长度比尺,即P_T~′=L(?)符合重力相似律。脉动压力的频率比尺为1,即f_T=1不符合重力相似律。     

折坡扩散型消力池的水跃特性试验研究

折坡扩散型消力池在中小型水利工程中经常采用,消能效果良好,能较好地适应地形变化。但由于其边界条件的复杂性,对其水跃特性的研究较少。通过水工模型试验,对不同工况下折坡扩散型消力池的水跃流态、跃长、跃后水深等水跃特征进行了研究。分析对比了在相同来流条件下,平底等宽型、折坡等宽型、折坡扩散型消力池的跃后共轭水深。结果表明,相同来流条件下,相较于等宽型消力池,折坡扩散型消力池因其单宽流量较小,可以更好地适应下游水深,且所需消力池深度更小。     

无压流圆形断面水力计算的迭代法

无压流圆形断面水力计算中的正常水深、临界水深求解无显函数形式的表达公式,传统计算采用试算或查图进行。现通过均匀流公式和临界流方程导出了无压流圆形断面临界水深、正常水深水力计算的迭代公式,并给出了满足无压输水隧洞要求净空面积不小于全断面面积的15%,或净空高度不小于0.4m条件时的界限洞径与界限流量计算式,也给出了均匀流最大水深与最大流量的判别关系式,计算过程采用迭代法进行。经检验迭代公式具有较好的收敛性和较高精度。     

X型宽尾墩水跃方程的计算方法

由于X型宽尾墩的特殊性,将X型宽尾墩缺口内与缺口以上水流分为2股,并利用动量方程推导得到X型宽尾墩的水跃方程,并将其进行等价数学变换简化计算得到共轭水深比η,而后可得到跃后水深。以索风营、沙陀工程不同工况为例,计算出相应参数,代入简化水跃方程并计算出了共轭水深比η,最后计算得到的跃后水深,并与试验值进行误差分析,结果表明最大相对误差仅为-5.11%。该公式推导正确,理论可靠,计算便捷,首次从理论上提出了一套X型宽尾墩的水力计算方法,为工程设计和科学研究提供理论支撑。     

闸后三元突扩水跃特性初步研究

突扩多孔水闸开启少数闸门时,闸后水流在局部范围内紊动剧烈,形成流态复杂的三元突扩水跃。为了探究不同突扩比对闸后水流流态的影响,基于重力相似准则,以某拦河闸为原型设计试验模型,通过调节上下游水位、闸门开度等初始条件,对突扩比分别为0.296、0.378、0.552、0.630四种空间突扩水跃进行了多种工况下的模拟。在忽略渠道摩阻力条件下,对形成的抵挡水跃所需尾水水深的公式进行了修正,发现当闸门单孔流量和单宽流量相同时,二元平面水跃的跃长均大于空间突扩水跃跃长。