弧底梯形明渠临界水深的直接算法

通过对弧底梯形明渠临界水深基本方程的数学变换,应用迭代理论得到其无量纲临界水深快速收敛的迭代公式;结合工程实际在大量分析计算的基础上应用最佳逼近拟合原理确定出了恰当的迭代初值,从而提出了一种简捷、准确、通用的弧底梯形明渠临界水深的简捷计算方法。     

临界底坡变化规律及相应均匀流流态判别

临界底坡在均匀流中可以用作判别水流流态,临界底坡随流量的变化规律随着断面形式的变化而有所不同。针对3种不同的断面形式,从理论上推导出它们的最小临界底坡公式。分析结果显示:矩形、圆形和U形3种不同的过水断面均存在最小临界底坡,iKmin分别为26.13n2     

渠道梯形断面临界水深计算简化

依据明渠水力学稳定缓变流理论，以任何断面临界水深计算通式作基础，结合梯形断面水力要素，引入梯形断面底宽与临界水深比值，推导出梯形断面临界水深算式，并利用查表法简化计算。经算例表明，效果较好。     

小底坡梯形明渠临界水深求法探讨

本文提出了一条求解小底坡梯形明渠临界水深的新途径——预估修正法。方法以简单的数值逼近原理为基础,没有繁复的数学推导,也不需要物理假设,所以使用时不必依赖图表。数值实践证明:该方法简单易行,且仍能保证较高的精度,可供工程实际推广应用。     

梯形明渠临界水深的简单近似解推导

为了分析梯形断面明渠临界水深的变化规律,推导出简便易用的显式计算公式,首先定义一个流量因子,然后根据梯形明渠恒定流临界水深的因素关系,研究了流量、底宽随边坡系数与临界水深宽深比的变化规律。研究表明:流量因子与临界宽深比存在较好的乘幂关系;乘幂系数可用边坡系数的一元三次函数精确表示;在工程应用范围内,推导出的梯形明渠临界水深的简易显式计算式能适应各边坡各流量的计算工况;与现有较好的显式公式相比具有更好的计算精度,并且计算方便简单,能为工程设计提供参考。     

半圆形断面临界水深的求解公式

半圆形断面临界水深是一个隐函数方程,不能直接求解,一般通过试算法或者圆形断面的近似公式求解,误差较大。通过引入无量纲临界水深参数,对半圆形断面临界水深的基本方程进行适当处理,拟合出了半圆形临界水深的求解公式。误差分析和应用举例表明,公式的相对误差较小,最大相对误差小于0.76%。该公式形式简捷、精度高,可为半圆形涵洞断面临界水深的求解提供参考。     

弧底梯形明渠临界水深的简化计算法

弧底梯形断面明渠临界水深计算需完成高次方程求解,无法直接获得。针对目前传统算法及近似算法存在的计算繁琐、成果精度不高,利用微机编程获解又不便于基层工程技术人员应用等问题,通过对弧底梯形断面明渠临界水深计算公式的数学变换,采用优化拟合的方法,以标准剩余差最小为目标函数,在工程实用范围内,经逐次逼近拟合获得了计算简捷、成果精度满足工程设计要求的简化计算公式,具有一定的实际推广意义。     

关于陡槽水面线的计算法

一、问题的提出棱柱形明渠水面线的计算法仅仅适用于缓交流,且必须已知一个断面的位置和水深才能推求。长期以来,在水力学中介绍b_2型降水曲线的计算时,一直把进口堰上的临界水深h_K作为起始水深,并取铅垂断面作为计算断面向下推算,从而得出完整的水面线。但这种计算法仅适用于小底坡渠槽,其槽底坡角通常限于6°以内。而在实际工程中,陡槽的槽底坡角常     

坡面流临界坡角数值模拟研究

探究坡面流水动力学特性是研究坡地土壤侵蚀机理的基础。为增进对坡面流的系统科学认知并提供新视角,采用改进的Green-Ampt模型建立平直坡面土壤入渗模型,采用Preissmann时空平均四点隐式差分法离散圣维南方程并构建坡面流数值模型,运用前人试验资料验证了模型的有效性,模拟了雨强分别为60、30 mm/h,坡长为5～50 m、坡角为5°～50°坡面流过程。结果表明：在雨强为60、30 mm/h的情况下,各种坡长不同坡角坡面流随降雨持续的变化情况相似,均表现为产流初期单宽流量快速增大,产流约20 min之后转为缓慢增大或趋于稳定;从坡顶到坡脚,初始产流时间几乎没有差异,而总体径流时间沿程增大;在一定雨强和坡长情况下,坡角从5°增大至50°时,坡面流单宽流量和流速均呈现先增大后减小的趋势,即存在使单宽流量和流速达到最大的临界坡角,单宽流量临界坡角随坡长的增大而增大,其变化范围为5°～31°;当雨强和坡长不变时,降雨停止时坡脚处的水深随坡角增大而减小,且坡角较小时其对水深的影响较明显,在雨强为60、30 mm/h情况下各种坡长不同坡角坡面流水深变化范围分别为0.66～37.74 mm和0....     

梯形渠道临界水深显式公式

在处理自由水面水流的水利工程中,常涉及临界水深的计算。该计算涉及两种非常重要的水流情况,即超临界和亚临界。临界水深的主要工程应用是控制和测量水流。临界水深也可以用于回水曲线的特征长度。计算梯形渠道临界水深的最直接方法是用繁琐试算的代数解法。本文提出了一个计算梯形渠道临界水深的显式公式(采用国际单位制),无需试算。将该公式试用于一梯形渠道,得出了很好的结果。1　临界水深理论渠道中的临界水流必须满足下面的方程(斯特里特和威利埃,1981年):αQ2TcgAc3=1(1)式中　Q——流量;Ac——临界状态的过水面积;Tc——临界状态…     

梯形渠道水面线的通用无尺度计算方法

本文采用临界水深y_c及临界坡降σ分别作为水深及底坡的参数,对五类坡底的梯形渠道内15种水面线,提出了统一的无尺度计算方法.通过对微分函数式的计算及作图举例,进一步阐明了水面线的一些特性. 文中还指明,在流量为给定值的条件下,相应于临界水深y_c的σ_c和相应于正常水深y_0的σ_0必然相等,而且从σ的定义就不应给以不同的符号.除了浅宽矩形断面的特例外,水力指数不是单一的n值而应区别为n及m二值.     

标准U形断面渠道临界水深的近似计算

标准U形断面由于其下部是半圆形,临界水深方程是超越方程,无法得到解析解,一般通过图表法、试算法或者迭代法进行近似求解,过程复杂且精度不高。现将标准U形断面采用分段计算方法,下部半圆形圆弧段通过引入无量纲临界水深参数,对临界水深的基本方程进行适当处理,根据优化拟合原理,得到临界水深近似求解公式;上部矩形通过理论推导,得到临界水深解析表达式。误差分析和应用举例表明,公式的相对误差较小,最大相对误差小于0.2%。该公式形式简捷、精度高,可为标准U形断面临界水深求解提供参考。     

应用几何规划方法计算梯形断面明渠临界水深

根据临界水深的定义，应用几何规划方法，推导出计算梯形断面明渠临界水深的公式，可以直接算出梯形断面的临界水深，其计算精度完全可以满足工程要求。     

考虑底坡影响下的明渠恒定非均匀流水力计算公式研究

考虑底坡影响的条件下,利用均值不等式对明渠恒定非均匀流最小断面比能和临界水深的计算公式进行改进,并附以算例验证。通过对改进前后两种方法的比较,结果表明:采用改进后的计算方法较之传统计算方法得到的临界水深偏大,最小断面比能偏小。改进后的公式利用均值不等式理论简化了计算过程,且考虑底坡影响下的结果更为精确,可靠度更高。这一改进过程从理论上阐述了数学方法在水力学分析中应用的可行性,同时也为水力学课程教学与工程实际计算提供了新的指导思路和简便的解决途径。     

标准型异形椭圆断面正常水深和临界水深计算

针对标准型异形椭圆断面正常水深和临界水深的基本方程均为超越方程、无法直接求解的问题,在归纳标准型异形椭圆断面水力要素计算公式的基础上,通过引入量纲一参数和采用曲线分段优化拟合的分析方法,提出了求解标准型异形椭圆断面正常水深和临界水深的直接计算公式。误差分析结果表明,该断面正常水深和临界水深直接计算公式相对误差的绝对值最大分别为0.362%和0.288%,其适用范围及精度均能够满足工程应用的要求。     

复式梯形断面临界水深计算公式

 梯形明渠临界水深实质上是求解含一个参数的一元六次方程,理论上无解析解,现已有简捷、准确、通用的直接计算方法;复式梯形断面明渠临界水深实质上是求解含两个参数的一元六次方程,理论上更无解析解。在梯形断面临界水深研究的基础上,经过数学变换,并应用迭代理论,提出了复式梯形断面明渠临界水深的简捷、准确、通用的直接计算公式,最大误差为1.49%,能满足生产实践的需要。     

水平进水口前临界淹没水深试验研究

旋涡是水工建筑物进水口前常见的水力现象,会给水工建筑物和水电设备带来严重的危害。消除旋涡最广泛采用的方法是保证进水口前的水深超过临界淹没水深。从实际工程应用计算考虑,利用水力模型试验,重点分析了弗劳德数Fr、雷诺数Re对临界淹没水深的影响,并由试验结果得到旋涡相对临界淹没水深H/D随弗劳德数Fr和雷诺数Re的变化规律。结果表明:临界淹没水深随着弗劳德数和雷诺数的增大而增大,并且与两者均有幂函数关系。综合弗劳德数Fr和雷诺数Re对H/D的影响规律,得到了相对临界淹没水深与弗劳德数Fr和雷诺数Re的定量关系式,关系式拟合度为0.863,可以满足工程实际计算要求。     

无压流圆形断面临界水深的新近似计算公式

无压流圆形断面临界水深的计算需求解高次隐函数方程,不易于直接求解,现有的近似计算公式计算过程复杂,误差大,适用范围小。通过引入无量纲临界水深,对无压流圆形断面临界水深的基本方程进行恒等变形,并应用优化拟合原理,得到临界水深的近似计算公式。误差分析及实例计算表明,在工程常用范围内,临界水深的最大相对误差小于0.552%,该公式形式简捷、精度高、适用范围广。     

准梯形及U形渠道临界水深计算公式

本文根据明渠临界水深方程，经过适当数学变换给出了准梯形断面、Ｕ形断面渠道临界水深的计算公式，以供生产设计应用。     

梯形渠道水面线的通用无尺度计算方法

作者提出用临界水深y_c及临界坡降σ分别作为水深y及底坡J_0的参数,概念明确,使用简便。由此导得一个通用的无尺度计算水面线的方法,适用于五类底坡的梯形渠道。 笔者对文中某些问题,提出粗浅的认识,供参考。 (一)关于水力指数n及m 作者根据式(5)、(6)计算了矩形及五种梯形断面的水力指数n、m值,见原文表1.作者指出,计算参变量t=0.3～2.0,当计算过程通过t=1.0时,发现n、