扩散水跃共轭水深的计算和分析

扩散水跃由于水流的扩散使得跃后水深小于普通二元水跃的其轭水深.其水力计算的要点在于确定侧墙反力的计算模式,而侧墙反力的计算又取决于水跃表面轮廓的形态.早期的一些计算方法多假定水跃轮廓为简单的几何图形(如矩形、梯形以及折线形等),或者完全忽略侧墙反力,以简化计算,其结果为计算的跃后水深不是过分偏小就是过分偏大,有的甚至大于二元水跃的跃后水深,从而导致错误的结果.本文根据试验研究,以1/2次抛物线为水跃轮廓,求出了侧墙反力的表达式,并应用动量原理导出了矩形扩散水跃的理论公式.最后,以试验数据为准对各家公式作了对比分析,得出了相应的结论.     

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。     

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。     

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。     

关于水平矩形渠道中水跃长度的讨论

本文采用抛射体原理,导出水平矩形明渠中,半理论分析的水跃长度公式,通过与各家的实验公式比较,该式能较好地吻合实验结果。     

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。     

矩形扩散水跃的计算方法

本文在分析现有成果的基础上,结合某些工程试验资料,提出了矩形扩散水跃长度和共轭水 深的简易计算公式。文中还将前人的几个公式与本文提出的公式进行对比,并以实测资料给予验 证。 矩形扩散水跃水力计算的主要内容是确定水跃长度及共轭水深。本文结合一些工程试验所取得的资料,在前人研究的基础上,提出一个简单可行的计算方法。     

宽尾墩三元水跃特性试验研究

通过传统二元水跃与宽尾墩三元水跃形成及发展机理的类比,借助水工水力学模型试验,对宽尾墩三元水跃特征跃高Ht、特征跃长Lt与来流流能比K之间的关系进行了研究,研究结果表明：微淹没临界状态下的宽尾墩三元水跃特征跃长与跃高均可回归为流能比的一次线性函数,流能比较小时,三元水跃跃高比二元水跃略低一些,随着流能比的增加,两种水跃跃高趋于相同;宽尾墩三元水跃跃长比二元水跃减小约50%,随着流能比的增加,减小幅度还会有所增加。利用经验式对已建或在建工程消力池体型参数进行了计算分析,分析结果表明,普通消力池长度与设计工况下的三元水跃跃长比较接近,而戽式消力池长度约为计算跃长的0.2～0.5倍,下游河道跃后水深比随着流能比的增加呈现减小趋势。     

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。     

宽尾墩三元水跃特性试验研究

通过传统二元水跃与宽尾墩三元水跃形成及发展机理的类比,借助水工模型试验,对宽尾墩三元水跃特征跃高Ht、特征跃长Lt与来流流能比K之间的关系进行了研究。研究结果表明:微淹没临界状态下的宽尾墩三元水跃特征跃长Lt与跃高Ht均可回归为流能比的一次线性函数,流能比较小时,三元水跃跃高比二元水跃略低一些,随着流能比的增加,两种水跃跃高趋于相同;宽尾墩三元水跃跃长比二元水跃减小约50%,随着流能比的增加,减小幅度还会有所增加。利用经验式对已建或在建工程消力池体型参数进行了计算分析,结果表明,采用宽尾墩消能工可显著缩短消力池长度,戽式消力池可缩短的更多。