水力计算求解图的计算机实现

对水力学中常用的4种水力计算求解图,即梯形及矩形断面渠道正常水深求解图、梯形及矩形断面渠道临界水深求解图、梯形及矩形断面渠道共轭水深求解图和梯形及矩形断面渠道底宽求解图用计算机实现。使用Visual Basic语言编制程序,界面友好,使用方便、快捷,计算结果较原图表查得的数据具有更高的精确度,有较强的实用价值。     

梯形断面明渠临界水深计算方法新探

临界水深是水力学计算中的一个很重要的参数,在水力计算及水工设计中应用非常广泛。在实际工程中,梯形断面渠道较为常见,故梯形断面明渠临界水深的求解就显得尤为重要。本文在临界流方程的基础上,通过引进无量蛔参数,导出了临界水深的近似计算公式。通过算例证明了所得公式的计算精度较高。公式为显式,可直接应用计算,且形式简单,使用方便,可为相关水力计算提供便利。     

抛物线形渠道水力最优断面的计算

根据明渠均匀流理论，推求了抛物线形渠道正常水深与流量的关系和水力最优断面的计算公式，得出了水力最优断面水深与抛物线参数的关系为ah0=0.946732。与其它渠道比较结果表明，抛物线形渠道是仅次于U形渠道的又一水力最优断面。     

利用一元二次方程推导明渠水力最优断面

在渠道的横断面积、比降和渠床粗糙程度相同的情况下,由于横断面的形状不同,渠道所通过的流量大小就不一样。当渠道的横断面积、比降和渠床粗糙程度一定时,通过流量最大的断面叫做水力最优断面。我们联系渠道设计的实际,结合教学,利用方程的知识,推导出水力最优断面。观察明渠等速流的流量公式     

遗传算法工具箱在弧底梯形明渠正常水深计算中的应用

弧底梯形渠道断面的水力计算中,正常水深的求解无显函数形武的表达公式.为避免传统低效的经验试算法、图解法等,通过对弧形底梯形明渠正常水深计算的基本方程进行数学变换,将其正常水深计算问题可归结为一非线性优化问题,再运用MATLAB遗传算法工具箱求解.结果表明,MATLAB遗传算法工具箱具有计算精度高、求解速度快、程序通用性强、直观、方便等优点.     

关于水力半径计算方法的探讨

本文对用矩形、抛物线型、三角形、梯形、天然河道五种类型河床包括宽浅、窄深式分别计算水力半径的精算值和三种简算值及相对误差数分别计算,分析得出不同类型河床糙率的误差及应采用的方法。水文站断面形状各异,计算糙率时水力半径最好采用精算法,宽浅式断面可用平均水深代替水力半径;窄深式用断面面积除以水面宽加平均水深计算R值,当平均水深小于5米时采用平均水深代替水力半径,其误差小于5%,计算糙率误差小于3.2%。     

免疫遗传算法在渠道优化设计中的应用

农田水利工程中的灌溉渠道断面设计大都是非线性优化问题,在实际求解过程中一般采用传统低效的试算法.文中应用免疫遗传算法(IGA)对梯形和U形灌溉渠道断面的底宽及设计水深等参数进行了优化设计.算例表明,IGA能有效解决渠道断面设计中的优化问题,且计算量小、精度高,在工程优化设计中具有较高的应用价值.     

迭代法在明渠流水深计算中的应用

鉴于明渠流水力计算中正常水深和临界水深,用试算法计算繁琐,用查图法查算精度较低,本文通过对水力学中流量和水力要素计算公式的数学变形,导出矩形、梯形断面正常水深和临界水深的迭代关系式,并以实例应用说明迭代算法的优点。     

矩形渡槽最佳水力要素的确定

在渡槽的设计中，槽底纵坡、槽身净宽和槽内水流净深是水力计算关键的三要素，以矩形槽为例对渠道最佳水力断面下的各要素进行了公式推导，并以二分法为例，介绍了最佳水力断面下的最优水力要素的计算步骤。     

U形渠道临界水深、弗劳德数和水跃的研究

提出了U形渠道临界水深、弗劳德数和水跃的计算方法。给出了U形渠道临界水深的迭代计算公式和弗劳德数的显式计算公式,推导出了U形渠道的水跃方程,与文献[7]的实测数据进行了对比分析,验证了公式的可靠性。     

无压流圆形断面收缩水深的近似计算公式

无压流圆形断面收缩水深的计算需求解高次隐函数方程,理论上无解析解,传统的图解法或者试算法计算过程复杂,费时费力．通过引入无量纲收缩水深,对无压流圆形断面收缩水深的基本方程进行恒等变形,得到了快速收敛的迭代公式,再与合理的迭代初值配合使用,得到无压流圆形断面收缩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,收缩水深的最大相对误差小于0．72％．近似计算公式形式筒捷、精度高、适用范围广．     

一种新的圆形过水断面正常水深近似计算公式

为了给工程设计提供更为简捷、通用且有较高精度的圆形过水断面正常水深的计算公式,首先引入无量纲正常水深参数并对圆形过水断面正常水深的基本方程进行恒等变形,然后根据优化拟合原理对恒等变形公式进行分析处理,从而导出了一种新的圆形过水断面水深近似计算公式.误差分析及实例计算结果表明,该近似计算公式形式简单,适用范围广,计算精度高,工程常用范围内其正常水深计算的最大相对误差小于0.74%.     

梯形衬砌渠道边坡(m)的优选方法

在梯形渠道水力最佳断面计算及梯形衬砌渠道侧墙稳定性计算的基础上,根据侧墙厚度变化和渠道占地变化所引起费用变化的经济分析,提出了梯形衬砌渠道主要由满足侧墙强度要求的最小板厚决定边坡（ｍ）的方法,改变了过去渠道设计中仅凭经验或单纯以水力断面最优选取边坡的局限性。据此优选的边坡（ｍ）既兼顾了水力断面最优又具有侧墙的稳定性,从而使衬砌量最小。     

关于平稳时间序列中Yule——Walker方程的求解

在用平稳时间序列作预报中,离不开求Yule—Walker方程[1]的解。这个方程的系数矩阵是平稳时间序列一段的协方差矩阵,它一般是非负定的。在资料[2][3]中曾给出过求解Yule—Walker方程的递推公式,但此公式只适用于系数矩阵是正定的情况,而对非负定的情况,可以举出反例,说明这个公式不适用。本文的目的是用分块矩阵方法证明在系数矩阵正定时确有[2]中递推公式,论证方法不涉及Hilbert空间及其投影定理,结论按多维平稳时间序列形式叙述,而当系数行列式为零时,给出另一个求解的递推公式,这个公式及其证明似未曾见有。沿用资料[4]中记号,所谓优维平稳时间序列的Yule—Walker方程是指下面的矩阵方程:     

基于最小能耗原理的明渠水力最佳断面数值研究

最佳水力断面推求是一个十分有意义的理论问题。基于最小能耗原理,采用三个最具代表性的表达式,分别推求了梯形断面渠道的最优宽深比,并就边壁与河底糙率不同时的最优断面进行了探讨。结果表明:利用最小能耗原理,可以推求梯形断面的最优宽深比,而且根据三种表达式所得结果是相同的;对于梯形断面渠道,当河岸糙率与河底糙率比值增加时,最优宽深比将有所增大;当边坡系数增加时,最优宽深比也将有所增大;在河岸缺少约束的条件下,河流具有向宽浅发展的内在属性。     

基于最小能耗原理的明渠水力最佳断面研究

最佳水力断面推求是一个十分有意义的理论问题。基于最小能耗原理,采用三个最具代表性的表达式,分别推求了梯形断面渠道的最优宽深比,并就边壁与河底糙率不同时的最优断面进行了探讨。结果表明:利用最小能耗原理,可以推求梯形断面的最优宽深比,而且根据三种表达式所得结果是相同的;对于梯形断面渠道,当河岸糙率与河底糙率比值增加时,最优宽深比将有所增大;当边坡系数增加时,最优宽深比也将有所增大;在河岸缺少约束的条件下,河流具有向宽浅发展的内在属性。     

关于开敞式溢洪道陡坡水面线的计算法

恒定总流的断面单位能量表达式和临界流方程,仅适用于恒定缓变流,而不能用来解决有关恒定急变流的水力学问题,否则将会导致相当大的误差,为了分析和计算敞式溢洪道陡坡控制水深,本文从理论分析上建立了急变流的断面单位能量表达式和临界流方程,可用来计算急变流控制水深h_(KC)。通过试验资料计算检验,精度令人满意,这对计算敞式溢洪道大陡坡含急变流、缓变流、均匀流的b_2型完整水面线有所改进,文中还就国内现有计算陡坡缓变流起始断面位置S_B和水深h_B的公式进行了评述比较。     

城门洞形及马蹄形过水隧洞的临界水流

针对水利工程上常用的城门洞形及马蹄形过水隧洞,利用临界流方程,给出了旨在用于临界流分析的断面参数Ｚ和水力指数Ｍ 的计算公式和表示水深与Ｚ以及Ｍ 之间的关系曲线。计算曲线表明,若隧洞的高宽相等,在水深比小于１．４ 时, Ｍ 值的变化范围很小,而当水深比达到１．９０时,两种隧洞具有近似的临界流特征。分析和计算还表明,圆顶隧洞在水深无限接近洞顶时不可能出现临界流状态,但洞内水位较高时,其临界流的波状水面可较早地引起封顶水流。所提供的公式和曲线可为隧洞的水力设计所参考。     

滩地植被化的复式断面明渠均匀流的流速比

采用量纲分析法得到了淹没滩地植被化复式断面渠道中主槽和滩地间表观切应力的基本形式,基于Thornton等的实测资料,运用最小二乘法导出了表观切应力中动量传输系数的计算式.在计算动量传输系数中考虑了滩地与主槽水深比、宽度比以及植被阻水百分数等因素的作用,进而采用力的平衡原理,给出了主槽和滩地的流速和流量的计算公式.该公式反应了动量传输系数及主槽糙率、滩地糙率和植被密度对流速流量的影响,计算结果与实测资料符合良好.     

等温输油管路混合摩擦区水力摩阻计算的讨论

对于等温输油管路混合摩阻区水头损失的计算。本文推荐采用lg k/d替换我国目前使用公式[注1]系数A中的lgε。计算结果表明,按本文观点计算,所得结果,精度较高。本中顺便对文献[1]所推荐的水力摩阻公式:进行了讨论。通过分析、对比,认为该式不符合原始公式且可适用的管径范围狭窄,用于一般管径的输油钢管时,水力摩阻系数偏高。