自然座标紊流瞬时值边界层方程及溢流坝反弧负压探讨

本文推导了平面自然座标系中雷诺方程式,认为用自然座标系来描述水利工程中的溢流坝面流场较其它正交座标系更为恰当。文中将L. Prandtl的边界层简化基本原理引进自然座标系中的雷诺方程式,化简而得到了瞬时值边界层方程。论证表明:在溢流坝光滑反弧末端,若满足反弧半径R与水深h之比足够大则不会因反弧段形体不当而产生负压。     

选择溢流坝反弧尺寸的新方法

在总结现有选择反弧尺寸常用经验公式的基础上，提出了选择合理反弧尺寸的设计准则，并在应用溢流坝等效势流假设的基础上，对多组反弧尺寸进行了数值计算。根据计算结果，作出了在各组反弧尺寸时，挑流出射角θｓ与佛汝德数Ｆｒ的关系曲线，作出了满足设计准则的反弧尺寸与佛当德数的关系曲线，总结出“合理的反弧尺寸只与确定的反弧段弧长有关”的结论。     

溢流坝反弧水深计算的研究

在消力戽水力设计中,按弧形底板上的水跃计算法和按形成戽内表面旋滚的“临界”水深法都需计算溢流坝反弧段底部的收缩水深h_c(图1)。对于反弧收缩水深的计算,曾经有经验公式,渐变流收缩水深公式。文献[4]指出经验公式缺乏理论依据;渐变流公式不能反映反弧段急变流的流动情况,当水深较大时误差很大。文献[4]中导出了恒定急变流能量方程,并假设反弧段水流线为同心园,采用极坐标,应用恒定急变流能量方程推导出了急变流收缩水深公式。本文应用恒定急变流能量方程,对反弧段水流流线的曲率半径分别采用等半径假设、同心园假设、变半径假设,推导出不同的急变流收缩水深公式。把这些公式的计算值与实验资料比较后,本文认为:采用变半径假设推导的公式适用范围更大。     

库尔滨河乌宋岗水电站溢流坝挑流设计

对溢流坝挑流设计中挑坎的形状、反弧半径、挑坎顶高程、中墩尾墩位置等方面进行分析，并通过水工模型试验验证，说明乌宋岗水电站溢流坝挑流设计是合理的。     

挑坎上的水流运动分析和挑距的简化计算

本文对挑坎反弧上的水流采用等半径流线假定,导出反弧底部的离心力影响系数和水舌实际挑角与鼻坎挑角的关系式,并进行了试验验证;制出了反弧底部水深求解曲线;对挑距的计算作了进一步简化,制出挑距系数计算曲线;最后对鼻坎挑角和反弧半径的选择进行了讨论。     

三峡坝体明流泄洪底孔上临界水深值的研究

本文应用恒定总流的动量矩定理及动量定理建立了底孔反弧边界水跃方程、底孔部分直线部分反弧边界水跃方程，由数值解得到三峡坝体上游水位与下游上临界水深之间的关系，数值计算结果与模型实验结果基本一致。     

明流隧洞反弧段水力及空化特性研究

明流隧洞反弧段是最容易发生空蚀的部位。本文根据势流理论,运用解析函数的 Riemann—Hilbert 混合边值问题理论,导出了计算二维明流泄洪洞反弧段水力特性的边界积分方程,对反弧段的时均压强,时均流速及水深的分布进行了计算。结合对曲边边界层动量积方程的分析,探讨了反弧末端易于发生空蚀破坏的原因。     

弧底梯形渠道收缩水深计算方法的简化

弧底梯形断面明渠收缩水深的计算需完成超越方程求解,针对传统算法(图解法、试算法)存在的计算过程繁琐、成果精度不高等问题,对弧底梯形断面明渠收缩水深基本计算方程变形、整理后的超越函数进行优化拟合替代,以最小标准剩余差为目标函数,在工程适用的参数范围内,经逐次逼近拟合分析及计算得到了表达形式简单、求解精度较高的近似公式.利用该公式计算弧底梯形断面明渠收缩水深,明显提高了工作效率,进一步提高了计算精度.     

溢流坝剖面设计方法的探索

溢流坝是溢流重力坝的简称，是既能挡水，又能泄水的水工建筑物。其坝体剖面设计除满足稳定和强度的要求外，还要满足泄水和下游消能的要求。因此，溢流重力坝剖面设计是溢流坝设计的关键。多年来，在毕业设计和课程设计等工作中，由于溢流现的特殊性，往往存在不少问题，如溢流坝面上的抛物线、反孤段绘制，及其与下游直线段切点的确定，多采用几何作留法，误差较大，致使剖面设计不够明确。现就溢流坝剖面设计，介绍几种准确的新方法，供溢流坝剖面设计工作者参考。如图1所示，为溢流坝的剖面结构，可分为五部分，即上游坝面AEFK、l／4…     

重力低溢流坝抗滑稳定分析控制情况的选定

在重力坝的抗滑稳定分析中,《混凝土重力坝设计规范》和传统的计算均仅要求作正常蓄水情况或设计洪水情况和校核洪水情况下的坝体抗滑稳定计算。这对非溢流坝和中高溢流坝来讲无疑是正确的。但对溢流坝顶水头较大的重力低溢流坝(未设排水装置)抗滑稳定分析中,上述三种情况可能均不是控制情况,而坝体则必须是在库水位在所有不同水位情况(包括最不利情况)下保持稳定,显然,按《规范》和传统方法来进行计算不足以保证坝体的安全。为此,笔者就如何进行重力低溢流坝抗滑稳定计算作一阐述。     

自由表面流的数学模型

本文从纳维埃斯托克斯方程式出发,推出了准三维计算溢流坝面反弧段压力分布的精确方法,该方法和有限元法相比,具有计算简单,速度快且精度高的优点。     

反极性弱等离子弧粉末堆焊枪的研制

本文介绍了反极性弱等离子弧粉末堆焊枪的结构及其主要特征。在分析反极性弱等离子弧稳定燃烧条件的基础上,提出枪体的设计要领。用双金属电极取代现行的柱状实心钨极;用球面压缩喷嘴取代常规的锥形压缩喷嘴,这些是设计反极性弱等离子弧粉末堆焊枪的关键所在。     

水工弧门钢筋硁支座受力性能的试验研究

本文通过江西赣江万安水利枢纽工程表孔溢流坝闸墩弧门钢筋砼支座模型试验,研究闸墩弧门支座在水平推力作用下的力学性能。试验研究的重点是弧门支座及其附近闸墩的钢筋和砼的应力应变分布规律,闸墩局部钢筋的配筋方式(扇形状和网状)和不同配筋数量对结构受力性能的影响。文章对弧门支座及其附近闸墩的破坏机理也进行了探索,提出了水工弧门钢筋砼支座的受力模型为悬吊拉杆拱。在试验研究的基础上初步提出了闸墩局部抗裂度与强度的计算方法,对比理论分析与试验结果,符合程度较好。     

消力戽水力计算的理论解

消力戽是以模型试验为基础研究成功的一种新型消能工。它是利用一个较大的反弧半径和挑角所形成的戽斗,在一定尾水深度的作用下,使从溢流坝下泄的高速水流在戽斗内产生激烈的表面旋滚,并使出戽的高速水股在底部及尾水中均产生旋滚,以达到消刹能量减轻河床冲刷的目的。这种消能型式在30年代首先在美国大古力坝中采用,以     

阶梯溢流坝的水流特性与消能效果

本文通过试验分析，对设置在高坎宽顶堰上的阶梯坝面消能工的水流特性进行了系统研究，并与无阶梯溢流坝作比较后认为：在阶梯溢流坝面上形成的滑掠水流流态，使泄流水舌表面充分掺气，底缘形成含气漩滚。掺气后的水深和流速沿程保持稳定，可大量消散泄流动能，改善坝址下游的水力条件。设置于溢流坝面的阶梯是一种有效的消能工，并具有一定的防空蚀作用。阶梯消能的效果，与下泄单宽流量、坝高、台阶高度、溢流坝面斜率及堰面上滑掠水流的流程长度有关。     

底质信息在水深反演中的应用研究

海底底质和水深密切相关,经研究发现,光谱微分技术可以很好的区分出底质类型.以不同底质的高光谱数据为基础,提出底质分类算法,通过研究不同底质类型的光谱反射率与水深之间的关系,分析并得到了不同底质反射率与水深的相关系数,在分析检验混合底质下各种水深反演算法的适用性的同时,计算出各个算法反演出水深的误差;比较底质分类算法与其它水深反演模型的优劣,底质分类算法的水深反演结果的误差小于其他算法,得到结论,底质分类算法适用于混合底质的情况,误差小于其他水深反演算法,而且能较准确的区分出底质类型,具有一定的实用性和研究价值.     

关于固定式壅水建筑物的规模与结构设计

本文就松嫩平原河流低水头固定式壅水建筑物的溢流坝、问及其组合建筑物的规模计算、结构设计进行论述，并列举设计实例。     

迭代法在水力计算中的应用

水利工程设计中常用图解或试算来推求水力要素.这些方法既繁杂又不方便,且精度较差.随着计算机应用的普及,迭代计算越来越受到人们的重视.文章探讨了迭代法在水力计算中的应用,给出了渠道底宽、正常水深、临界水深的迭代公式和计算方法,以及水工建筑物消能防冲计算中收缩水深的迭代公式和计算方法.这些迭代公式和计算方法在工程设计中具有一定的实用价值,并可应用程序进行计算.     

基于可靠度约束的弧齿锥齿轮参数优化

将弧齿锥齿轮的强度应力作为随机变量处理，建立了弧齿锥齿轮传动的优化设计数学模型，并对实例进行了计算，最后将计算结果应用于弧齿锥齿轮传动的设计中，取得了较好的效果。     

实体消力戽起戽水深的研究

消力戽是以模型试验为基础研究成功的一种新型消能工。它是利用一个较大的反弧半径和挑角所形成的戽斗,在一定尾水深度作用下,使从溢流坝下泄的高速水流在戽斗内产生激烈的表面旋滚,并使出戽的高速水股在底部及尾水中均产生旋滚,以达到消刹能量减轻河床冲刷的目的。这种消能工适应于大单宽流量、深尾水的条件,并具有工程量省等优点。我国从70年代起,在一些大中型水利水电工程设计中及个别已建工程中均已采用这种消能工,并结合工程实际进行了一些试验研究,取得了一定成果。但国内