标准Ⅱ型马蹄形断面正常水深和临界水深的简化计算

马蹄形断面几何形状复杂,正常水深和临界水深的计算需求解超越方程,计算比较麻烦。根据明渠均匀流理论和临界水深理论,研究了马蹄形断面正常水深和临界水深的一般计算方法,并引入无量纲参数和优化拟合理论,得到了标准Ⅱ型马蹄形断面正常水深和临界水深的简化计算公式,公式形式简单,计算方便,精度满足工程设计要求。     

马蹄形断面正常水深的直接计算公式

马蹄形断面是由两个不同半径的4段圆弧组成,几何断面形式复杂,其正常水深的计算需求解超越方程,不易求解。该文通过对马蹄形断面正常水深方程进行变换,引入准一次函数、准二次函数的概念,并将准一次函数及准二次函数作为逼近函数的标准模板,对马蹄形两种标准断面正常水深的原函数方程在无量纲正常水深（0.01,1.8）范围内进行函数逼近。得到了马蹄形标准Ⅰ、Ⅱ型断面正常水深用准一次函数和准二次函数表达的计算公式,并进行误差分析及评价。结果表明,准一次函数和准二次函数表达的计算公式在工程常用范围内均可适用,正常水深的最大相对误差小于0.31%。计算公式具有形式简单、精度高、适用范围广泛的特点。     

弧底梯形明渠临界水深的直接计算公式

弧底梯形渠道是由底部圆弧段与上部梯形段边坡相切组成的几何断面,其临界水深方程为超越方程及高次方程不容易直接求解。该文首先引入判定水深位置的分界流量,并对其临界水深方程进行数学变换,根据迭代理论提出了无量纲水深及无量纲水面宽度的快速迭代公式,进而得到弧底梯形明渠临界水深的直接计算公式。误差分析及实例计算表明：在全部水深范围内,临界水深的最大相对误差小于0.122%,公式形式简单,计算精度高,便于工程应用。     

考虑压力管道水流惯性和调速器特性的调压室临界稳定断面研究

针对现有的调压室临界稳定断面公式没有考虑压力管道水流惯性和调速器的影响,本文建立了考虑这两个因素的水力-调速系统数学模型,证明出临界稳定断面判据为描述调节系统的线性常系数齐次微分方程的一阶导数项系数大于零,并据此推导出包含压力管道水流惯性时间常数和调速器参数的临界稳定断面解析公式,此公式由引水隧洞项、压力管道项、调速器项组成,其中引水隧洞项即为托马公式,压力管道项为正值,调速器项为负值;最后揭示了调速器参数对临界稳定断面影响的数学本质:bt、Td对临界稳定断面增减性的影响存在临界值,但此临界值只是数学意义上的存在,工程实际中不会出现,临界稳定断面是bt、Td的单调递减函数。     

曼宁公式中以平均水深代替水力半径的流量计算误差

利用比降及断面资料采用曼宁公式推求流量时。经常用断面平均水深代替水力半径,给计算的流量成果带来一定的误差。通过对不同形状断面的流量计算的误差分析,参照《水文资料整编规范》给出的水位流量关系水力固素法定线指标——系统误差不超过2%的规定,给出了不同断面形状可采用断面平均水深代替水力半径进行流量计算的最小宽深比。     

临界流化速度的计算及应用

文中比较了两类计算临界流化速度的公式的不同,推荐Ｗｅｎ＆Ｙｕ公式作为预测临界流化风速的公式。分析了宽筛分物料临界流化速度的计算方法,提出在工程实际高温条件下应用该方法进行预测临界流化速度是最合理的选择。同时指出应用临界流化速度公式时应注意的几个问题。     

无压圆形隧洞正常水深直接算法

明渠均匀流正常水深是渠道设计、运行管理的重要水力要素。圆形断面是水力最佳断面,正常水深计算需求解超越方程,计算复杂。针对目前现有计算公式存在误差大且适用范围小的问题,根据明渠均匀流基本原理,采用SAS软件的NLIN过程,给定非线性函数模型,利用Marquardt法建立圆形隧洞无压流正常水深直接水力计算公式。通过误差分析和实例计算,表明:该公式在较大工程适用范围内最大计算相对误差小于0.093%。与现有公式相比,不仅工程适用范围扩大,具有较强的通用性,且计算精度高。另外计算公式为二次多项式形式,物理概念清晰,计算便捷。研究成果可为渠道工程设计和运行管理提供可靠的理论依据和有益参考。     

基于流形变换的电力系统临界失稳模式预测

从流形变换的角度，提出一个新的电力系统故障后临界失稳模式预测的计算方法；推导了电力系统的临界失稳模式预测的公式；分析了影响失稳模式的因素；用新英格兰系统验证了预测临界失稳模式的公式的正确性，计算结果表明用该公式能准确预测电力系统的临界失稳模式。预测公式采用了三阶非线性变换，具有较高的计算精度。     

边界层理论在三角形长喉道量水槽流量计算中的应用

三角形长喉道量水槽是一种明渠量水设施。目前的流量计算主要是经验公式，经验公式的应用受试验条件的限制较大。本文根据边界层位移厚度和临界水深理论，推导了该量水槽流量的理论设计方法，该方法可以根据渠道的比降、糙率和设计流量灵活的调整量水槽的几何尺寸，喉道底部也可以根据量水范围的要求设计成平底或底部拱起。用文献的实验结果进行了比较，计算与实测值一致。在此基础上，还提出了三种复合三角形断面长喉道量水槽的理论计算方法。     

从~#23塔遭雷击谈最大击距问题

介绍输电线在雷击导 (地 )线的平均临界电场强度与雷击地面平均临界电场强度不相同条件下 (K <1) ,计算雷电绕击导线的最大击距公式 ,并用该公式对 2 2 0kV西南线的 # 2 3塔雷电绕击特性进行了分析计算。     

淹没射流与水平旋流梯级内消能工的水力特性

为解决导流洞改建为单一内消能泄洪洞出现的空蚀问题,作用水头难以提高,运行方式和灵活性有限等工程实际问题,提出了一种新型“淹没射流与旋流梯级内消能工”。通过模型试验对其基本流态与水力特性进行量测和分析,结果表明：竖井水位是保证稳定运行的关键条件,当其高于射流尾水洞洞径的1.2倍后,各部分流态均趋于稳定;上游水位与下游水位均会影响竖井水位,其中上游水位影响更为显著;射流孔口和起旋器孔口的无量纲泄流量与其相对净作用水头均为线性增大关系;在射流段、水平旋流洞段与旋流阻塞扩散段,壁面压强沿程呈现出明显的分三段降低、各段稳定变化的特征。本文试验条件下,各段的最大压强水头差与总水头的比值分别为0.12、0.47和0.2,射流和旋流两级消能最大净作用水头占总水头的比例分别为0.13 ~ 0.15和0.59 ~ 0.80,最大孔口流速26.2 m/s,射流尾水和旋流扩散段的最大断面平均流速10.5 m/s,14.5 m/s,表明其具有良好的分级分段的消能特性,体型基本合理,但总作用水头尚有较大的提高余地,分级消能的比例尚需进一步优化。     

Hydro turbine model for system dynamic studies

A nonlinear model for dynamic studies of hydro turbines is proposed. The model of a single turbine and its water supply conduit is given in the first section of the paper, together with a parameter estimation from field tests. The second section is devoted to die modeling of multiple turbines supplied from a common tunnel taking into account the hydraulic coupling effects. Comparisons between simulation results and experimental data are presented     

水轮机蜗壳的水力设计方法

探讨了水轮机蜗壳水力设计的一种新方法－－变速度短法,研究了它与人定断面面积法及变周向平均速度法之间的联系。该方法是水轮机蜗壳常规水力设计方法的推广。     

射流–旋流梯级内消能工临界水力条件初探

为了获得射流–旋流内消能工这种新型梯级消能工稳定运行的临界水力条件,采用模型试验研究和理论分析相结合的方法,对射流–旋流梯级内消能工的压强特性进行研究。结果表明,当竖井内射流尾水洞洞顶的水深大于20%的尾水洞洞径时,可在消能工内形成稳定淹没射流与稳定水平旋转流的双稳运行流态。在淹没射流段和水平旋流段,壁面压强沿程呈现出分级分段变化特征,最大相对压强水头差分别为0.75和0.72。淹没射流孔口顶托压强随竖井水深增大而线性增大。起旋器孔口顶托压强与起旋器孔口水流弗劳德数,阻塞孔口水流弗劳德数,竖井水位与下游水位差有关,并随三者的增大均呈线性减小的趋势。以射流孔口水流弗劳德数和起旋器孔口顶托压强作为上下游水力条件,给出了梯级内消能工在双稳运行流态时需满足的临界水力条件。成果可为射流–旋流梯级内消能工的体型设计、优化与工程应用提供理论依据。     

城门洞形有压隧洞断面动能修正系数研究

总结以往圆形断面管道动能修正系数的研究,采用物理模型试验与数值模拟计算相结合的方法,借助于流体数值计算软件FLUENT和数学计算软件MATLAB对城门洞形有压隧洞断面动能修正系数进行研究。研究表明:城门洞断面恒定紊流会形成三对反向环流;当雷诺数大于等于4.0×103时,城门洞断面动能修正系数的取值可参考圆形断面动能修正系数的取值;城门洞断面动能修正系数随着雷诺数和水力半径的增大而减小,且普通城门洞断面动能修正系数小于非普通城门洞断面动能修正系数。     

高速公路隧道按需照明的节能控制

为了缓解隧道照明能耗和行车安全之间的矛盾问题,提出了按需照明的节能控制方法。以张涿高速公路南安庄隧道为例,利用DIALux模拟隧道道路照明亮度场景,提出了隧道入口段、过渡段、中间段、出口段不同长度范围内布灯方式、实时线路控制方法。根据四季天气状态环境变化实时调控线路亮度等级,避免过度照明度或照明不足,从而促使隧道照明更加安全和节能。结果表明:隧道照明能源消耗比原方案优化19%,验证了整段布灯方式、线路实时调控方法的可靠性,为照明设计提供了参考。     

梯形明渠–马蹄形隧洞过渡段流动形态与局部水头损失研究

本文以新疆克拉玛依引水工程西干渠为背景,通过物理模型试验研究了从梯形明渠到马蹄形隧洞进口过渡段的水面衔接特点和局部水头损失规律。模型采用重力相似设计,比尺为1∶25,由有机玻璃制成。在试验过程中,测量了流量在3.88~17.05 L/s范围内水面线的纵向变化,发现当流量大于13.37 L/s时,洞口水面壅高,洞内存在水面波动,分析认为是由侧壁收缩引起的水面紊动所致。根据水深变化和平均流速计算得到过渡段局部水头损失,发现其随水面收缩角增加呈先减小后增大的趋势,进口过渡段局部水头损失系数为0.19~1.24。针对原模型试验发现的问题,模型试验中延长了过渡段,对扭曲面段、矩形段长度进行了优化。模型改进后,水流平稳,波动减弱,局部水头损失系数减小至0.05~0.82。试验结果为实际工程梯形明渠到无压隧洞的过渡段设计提供了依据。     

三峡工程泄洪深孔体型及掺气设施研究

本文综述了二十余年来对三峡工程泄洪深孔体型开展的试验研究工作,包括深孔有压段体型、陡槽方案、突扩跌坎式掺气设施、跌坎掺气设施等.研究成果不仅为三峡工程泄水建筑物体型设计和施工提供了依据,也加深了对坝身泄水建筑物体型水力学问题的认识,并为类似水工建筑物体型设计提供了宝贵的研究成果.     

布西水电站泄洪洞阶梯消能布置方案数值模拟研究

对布西水电站泄洪洞采用紊流数值模拟方法,在设计水位3301.69m的工况下,进行了不布置阶梯、在不同位置布置阶梯及布置不同长度阶梯的八种组合方案的数值模拟计算.数值计算结果与模型试验结果验证表明,本文采用的数值模拟方法是合理可行的.对阶梯起始布置位置的计算结果表明,阶梯起始位置布置在流速较大处,其消能率会较高,但流速过大时(Fr>7.0)阶梯处容易形成射流,达不到增加消能率的目的.对不同的阶梯布置长度的计算结果表明,阶梯起始位置不变的情况下,随着阶梯布置长度的加长,消能率提高,且呈非线性变化;但当阶梯布置长度大于一定长度后,其消能率增加不明显.本文研究成果对陡坡泄洪洞采用阶梯消能的布置设计有重要的理论指导意义.     

大截面电缆隧道电缆夹具研究

武汉地区大截面电缆隧道(顶管)采用的是内径为3m,外径为3.55m圆型的钢承口钢筋混凝土管,传统的电缆布置为水平布置、垂直布置和"品"字形布置方式,而大截面电缆隧道(顶管)的电缆采用环形布置方式,针对新型环形电缆布置方式进行了新型电缆夹具的研制,经现场检验,获得了成功.