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MATLAB的梯形渠道横断面优化设计

渠道是农田水利工程的主要基础设施,是灌区输配水的主要形式。渠道设计中,渠道横断面是其重要内容之一,横断面参数的选取直接关系到工程的投资、运行及效益。重点分析了影响梯形断面的主要参数,考查了设计水深、渠道底宽、边坡系数等与渠道通过流量之间的关系。以MATLAB R2016b为工具,对横断面参数进行了优化计算,在已知渠道边坡系数、设计水深、通过流量、渠道糙率、渠道纵坡时,即可求得渠道底宽。与试验法和迭代法相比,该方法计算稳定,简便易行。计算结果表明,渠道流量一定时,边坡系数与渠道底宽呈二次函数关系;边坡系数一定时,底宽与流量呈近似一次正相关关系。     

应用曼宁公式进行明渠水力计算的误差分析

应用曼宁公式进行流量计算时,当宽深比＞100时,水力半径可以用断面平均水深代替.通过分析不同断面形状的明渠均匀流流量计算产生的误差,提出了用断面平均水深代替水力半径进行计算的适用条件.     

长江三峡水库坝下游荆江段断面形态冲刷调整成因分析

长江三峡水库建成后,下游河段将发生长时间累积性的冲刷。由于边界条件的不同,不同河型河槽断面形态的冲刷调整特点存在差异。本文基于2003—2018年长江三峡水库坝下游荆江段实测河道断面形态资料,选取典型顺直河型、弯曲河型和分汊河型的典型断面,计算断面宽、平均水深和宽深比等断面形态特征参数,分析不同河型断面形态冲刷调整的异同,并探讨其成因。主要发现：1）不同河型的断面形态调整存在一致性和差异性。不同河型的平滩河槽断面总体向窄深化方向发展;顺直河型、分汊河型的枯水河槽断面宽深比总体减小,断面亦向窄深化方向发展;而弯曲河型的枯水河槽断面宽深比以增大居多,即断面总体宽浅化。2）平滩河槽和枯水河槽断面宽深比调整差异主要受水流动力轴线摆动范围控制。顺直河型、分汊河型水流动力轴线摆动范围覆盖平滩河槽与枯水河槽,即冲刷集中于平滩河槽和枯水河槽,两者均呈现窄深化特征;弯曲河型水流动力轴线摆动范围位于平滩河槽内,却超出枯水河槽,汛期摆到凸岸边滩上并冲刷凸岸边滩,枯水河槽显著展宽,凹岸深槽淤积,断面向宽浅化方向发展,且初期凸岸边滩宽度越大,宽深比变化率越大。3）蓄水后水流动力横向摆动范围缩小且水流冲刷动力集中,宽浅河段受水流冲刷下切的影响更显著,加上宽浅河段的河床组成相对较细,抗冲性弱,导致蓄水前宽深比越大的断面,蓄水后宽深比变化幅度也越大。     

黄河下游河道断面宽深比对输沙能力的影响

根据1950~2000年黄河下游河道各站汛期实测径流量、输沙量资料,分析了花园口~高村、艾山~利津河段处于冲淤平衡状态时径流量与输沙量之间的关系,得到了冲淤平衡时,在径流量一定的情况下,河槽断面宽深比越小,输送的泥沙量越大的结论;通过概化河工模型试验,分析了在不同的主槽宽度、深度、流量和进口含沙量情况下,临界含沙量与主槽断面宽深比的关系,表明临界含沙量随流量的增大而增大,随断面宽深比的减小而增大,临界含沙量随断面宽深比减小而增大的速率随断面宽深比的减小而增大;分析了断面宽深比对黄河下游河道泥沙输移公式的影响;最后,与小浪底调水调沙实测成果进行了比较,结果表明其与笔者研究结论基本一致.     

水力半径取值及衍生误差分析

针对不同形态的单一河道断面,计算分析了各种情况下用断面平均水深代替水力半径的相对误差,及其在流量计算和水面线计算中的衍生误差.研究发现,采用断面平均水深代替水力半径进行水力计算,不同的断面形态在不同的宽深比下其相对误差和衍生误差区别很大.因此,在水动力学计算中,水力半径不可以用其他变量来近似.     

矩形断面明渠中恒定均匀流的机械能损失

明渠流中机械能损失的确定是水力学乃至工程流体力学中的重要内容.以构建的明渠恒定流新的总流能量方程及矩形断面明渠三维层流运动的理论解为基础,通过理论分析与三维数值计算,就矩形断面明渠中恒定均匀流的机械能损失系数随雷诺数及宽深比的变化进行了深化研究,得到如下成果:1)在层流条件下,机械能损失系数一般均与雷诺数和宽深比有关,只有对宽深比大于6.5的宽浅明渠,其相应流动的机械能损失系数才仅与雷诺数有关,且在雷诺数相同的条件下,一般矩形断面明渠流的机械能损失系数要大于宽浅明渠流的机械能损失系数;2)在紊流条件下,机械能损失系数也一般均随雷诺数与宽深比而变,但对给定的宽深比,存在相应的特征雷诺数,当流动的实际雷诺数大于该特征雷诺数后,机械能损失系数则不再随宽深比而变化,且在宽深比一定的条件下,雷诺数越小,其机械能损失系数的修正值越大.     

渠道断面填挖面积计算模型的建立

渠道断面填挖面积计算是渠道设计中的填挖土方量计算的基础工作.传统的渠道设计中的断面填挖面积计算方法烦琐且精确度较低,通过对已有的计算方法原理的分析,并在此基础上建立相应数学计算模型,从而编制相应的计算程序.     

松花江中下游造床流量分析

为了反映松花江中下游的河道特性,确定出造床流量.收集整理了松花江中下游江桥至富锦8个水文站33 a的流量、输沙率、实测大断面等项水文资料,采用平滩流量法、宽深比法、马卡维耶夫法进行造床流量的分析计算.分析结果表明:平滩流量法计算结果具有较好的可靠性,适于用来确定松花江中下游的造床流量.马卡维耶夫法难以保证计算精度,宽深比法不具有普适性,但该方法帮助验证了平滩流量法的计算结果.松花江中下游造床流量所对应的洪水频率46%左右,属于半湿润地区.研究结果为制定松花江流域的水污染治理方案提供了参考依据.     

窄深矩形断面明渠流速分布的研究

建立了一个三维紊流数学模型,对实际灌区中的窄深矩形断面明渠水流的流速分布进行了数值模拟.计算结果与实测结果符合得较好,表明数学模型及参数是合理可靠的. 运用该模型,对2种底坡、2种糙率以及3种宽深比组合情况下的窄深矩形断面明渠水流的流速分布进行了数值模拟,得出了窄深矩形断面明渠垂线流速分布律和垂线平均流速横向分布律,并应用实测资料验证了上述流速分布律. 结果表明,在明渠底部内区流速分布能很好地符合对数分布律,但在明渠外区流速分布则符合抛物线分布,垂线平均流速沿横向的分布接近于幂函数分布,给出的断面流速分布经验公式具有很好的精度.     

泡沫在多孔介质中的生成过程和形态研究

通过高温高压泡沫驱系统,模拟了油藏压力条件下泡沫在多孔介质中的生成过程,并借助于高温高压观察窗和CCD摄像装置对泡沫生成过程和形态进行观察.泡沫在多孔介质中的生成具有周期性,每个周期包括生成封堵、开始运移、稳定运移和结束4个阶段;多孔介质结构影响发泡器两端压差的形成,从而影响泡沫的生成,压差适中时泡沫生成好,兼具封堵和运移的能力,压差过小时不能生成很好的泡沫,压差过大时泡沫全部被封堵在发泡器中,不能进入岩心发挥作用.不同压力、气液比对泡沫形态的影响较大,压力增高时泡沫变小,在最优气液比时生成泡沫形态最好.     

流体绕椭圆柱有势无环量流动的精确解与边界拟合坐标变换数值解

本文首先用保角变换法求得绕椭圆柱势流的精确解,之后又用边界拟合坐标变换法,借助于作音编制的通用程序BFCC—1,BFCC—2,求得同一问题的数值解。比较表明:边界拟合坐标变换法具有很高的求解精度,可广泛用于平面势流问题的解算,而不只局限于椭圆柱绕流这样的简单曲线边界的区域。     

9个顶点的所有36个自补图

在文献[1]中,Read已经解决了自补图(下称S.C.图)的计数问题,但到目前为止,关于S.C.图的构造问题仍未解决。甚至对8个顶点的所有10个S.C.图和9个顶点的全部36个S.C.图的构造问题仍悬而未解。在文献[3]中,作者应用度序列的方法,构造出了8个顶点的全部10个S.C.图。在这篇文章中,作者应用[4]中的方法,构造出了9个顶点的所有36个S.C.图,这对进一步研究S.C.图具有奠基性的作用。     

图套与Fuzzy图的表现定理

本文利用集合套概念依据图的离散特征给出了图G在[0,1]上的图套概念,且引入加细图套圆满地解决了图套的运算问题,证明可以通过图套等价类来表现Fuzzy图。     

4度循环图的宽直径

研究了涉及图中两点间k条内部不交路的图的宽距离和宽直径。根据循环图的传递性和对称性,得到了n阶4度连通循环图的宽直径的上下限。所得结果可用来度量以循环图作为模型的一类具有高度对称性的网络的通信传输的延迟性能和容错性能。     

高阶循环图的构造与一族超能强正则图

根据图的能量的定义和直积的定义,用求两个图的直积的方法,将Bi-循环图推广到高阶循环图,给出其能量表达式,分析其能量特征,并在Igor对循环图的结论的基础上给出一族超能的强正则图.     

关于扇图的优美性

图的标号问题在编码设计等方面的应用越来越受到关注。求出一个特殊图类的所有优美编号是一种新的尝试。对扇图Fn的优美性进行了研究,给出了详尽的证明过程,通过建立的数学模型和计算机算法求得了扇图的所有优美标号。     

A型图

本文给出A型图和A型图之间的合成运算的定义,引出A型图的基的槪念,找出A型图的基的最小数。     

一种极大外平面图的构造法

提出了一种判定图同构的方法,其原理是赋予每个无标号极大外平面图一个n×(n-3)阶0-1矩阵.证明了矩阵与极大外平面图一一对应,矩阵相同的图彼此同构.构造所有可能的n阶极大外平面图,并用上述方法除去其中同构者,所有n阶无标号极大外平面图都被构造出来了,同时得到其总个数,解决了有关极大外平面图同构与计数问题.     

q-树的重构性

q 是一个正整数,所谓 q-树的图是递归定义的:最小的 q-树是完全图 K_q,一个 n+1阶的 q-树是通过在 n 阶 q-树上加上一个新点并连接这点与 n 阶 q-树中任意 q 个互相邻接的点而获得,其中 n≥q.1-树我们通常称为树.在本文中,证明了对任意正整数 q,q-树是可重构的.