梯形渠道水力最优断面计算

渠道的水力最优断面与一般断面相比,具有通过流量大或过水断面面积小的优点;因而具有节省土石方工程量的实际意义。所以在设计渠道断面时,水力最优断面常常被选为经济比较的方案之一。工程中对梯形渠道水力最优断面的设计,一般都归结为对水深或底宽的求解。在以前的水力学教科书中,只是给出了这种断面的宽深比关系,并未指明计算这种断面的具体方法。资料[1]曾列出关于水深的超越方程,并用图解法求解,但其一个算图只适用于一种糙率值;资料[2]也曾编制出求解算图,但其原理和过程较为复杂。本文根据明渠均匀流的流量公式,利用水力最优断面的几何条件,引用关于谢才系数的满宁公式,以使得计算中不致出现超越方程,从而推求这种断面水深的计算公式,并编制求解水深的诺模图。     

抛物线形渠道长喉道测流槽的水力设计方法

根据边界层理论和临界水深理论，提出了抛物线形长喉道测流槽的水力设计方法及流量计算公式，并用具体算例说明了设计步骤。该设计方法可以灵活地改变抛物线形测流槽的形状参数，不需要试验率定，且计算简单、精度高。     

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。     

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%。     

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。     

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。     

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.     

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。     

用Qbasic程序计算渠道断面水深

在渠道断面设计中，断面水深是通过试算法或迭代法反复计算而得到的，既费时又费事。如果编一小段Qbasic程序，计算渠道断面水深就成了一非常惬意的事情，既高效又精确。     

Stability analysis on automatic control methods of open canal

The relationship between the automatic control method and the stability of the open canal is studied by means of numerical simulation of unsteady flow in an open canal under different methods of control. It is found the Proportional-Proportional plus Reset (P+PR) control is more reliable than the Linear Quadratic Regulator (LQR) control. Moreover, for the P+PR control, the hydraulic response of the constant volume method of operation is better than that of the constant downstream depth method in the type of centrally controlled canal. Therefore, an appropriate flow change rate should be chosen instead of shortening the pool length to reach an acceptable drawdown rate. For the canal with a bottom width of 40 m, side slope of 3, Manning n of 0.015, bottom slope of 0.000 04, and design flow of 600 m3/s, the pool length of more than 30 km can provide acceptable drawdown rates of 0.2 m/h when a proper flow change rate is chosen.     

梯形断面明槽中恒定均匀流的流速分布

采用Ａ．Ｒｉｔｚ方法和Ｆｏｕｒｉｅｒ级数求得梯形断面明槽中恒定均匀层流流速分布的精确解,又根据笔者建议的关于脉动粘性系数ＶＴ的假设,给出了相应的紊流流速分布的公式。     

光滑壁面明渠底壁切应力试验研究

在分析Preston管量测试验资料的基础上,对比了明渠均匀流和非均匀流的底壁切应力在不同水力条件下的规律,指出断面中心处底壁切应力、平均底壁切应力和切应力的分布等几个切应力公式在均匀流时适用,在非均匀流时不全适用.均匀流时,切应力在同一坡度下随流量的增加而增大,在同一流量下随坡度的增加而增大;非均匀流时,在相对水深相同时,其相对底壁切应力大致相同.     

冬季引水明渠冰盖生长的数值模拟

冬季寒区引水明渠的结冰问题会影响河道的运行和管理,文章利用热力和水力耦合的数学模型对不同条件下二维渠道内的冰盖生长进行数值模拟,通过改变水流速度、气温、水深以及风速的大小分析形成的冰盖厚度;根据数值模拟结果,得出了寒区引水明渠冰盖厚度的增长规律与冰盖形成后水流速度场和温度场的分布规律,以及不同因素对渠道结冰的影响程度.     

有限元法在液压传动流道分析计算中的应用

用有限元方法对液压传动中的异形断面－等腰三角形，梯形和矩形断面流道进行数值模拟，获得了不同流动条件下的流场，给出了计算结果。     

身矩形槽道内的气体滑移流动和传热分析

分析了微矩形槽道内的不可气体在速度滑移和温度跳跃区的流动和传热过程。在分析模型中,假定矩形槽道底面定热流加热,其余三面绝热,流动和换热均匀为充分发展,且处于滑移流动区。给出了截面上速度分布和温度分布的分析解,讨论了阻力持性和换热特性,并与实验结果作了比较。二者的吻合程序表明,在一定的Knudsen数范围内,传统的Navier-Stokes方程和能量方程在考虑了速度滑移和温度跳跃影响后可以描述微矩形槽道内的气体流动和传热过程。     

静水压力下无铰圆拱稳定的截面优化设计

采用泛函极值分析方法,推导出圆拱截面函数和挠曲函数的稳定方程,并用瑞利-里兹法,近似求解静水压力作用下,无铰圆拱呈反对称屈曲和正对称屈曲状态的临界荷载及截面的优化形式.优化结构较好地体现出工程设计的经济性要求,所采用的分析方法适用于各种边界条件、各类截面形式和任意荷载作用的圆拱稳定问题.     

明渠输水系统水力响应特性分析及PI控制器参数整定

为了提高明渠输水系统控制器的控制效果,在输水系统的运行过程中需要对控制器的控制参数进行整定．以渠池为研究对象,分析了闸前常水位运行模式下渠道的水力响应特性,得到了与扰动量大小无关的敏感性指标．分析了敏感性指标随输水流量的变化规律,给出了控制器参数与敏感性指标之间的计算公式,数值模拟表明,采用提出的计算公式可以提高渠池的控制效果．研究成果对明渠输水系统的控制运行具有一定的指导意义．