梯形明渠水跃共轭水深的直接计算方法

针对目前计算梯形明渠共轭水深的求解公式存在计算过程复杂、精度低、适用范围小三大弊端,提出一种新的直接计算公式.通过引入一个量纲一参数——单位水面宽度,对梯形明渠共轭水深的水跃方程进行恒等变形,得到了计算梯形明渠共轭水深的迭代公式,再与合理的迭代初值进行配合使用,推导出梯形明渠共轭水深的直接计算公式,误差分析及实例计算表明,在工程常用范围内最大相对误差仅为11％.与现有计算公式比较,该直接计算公式形式相对简捷,适用范围广,计算精度高.     

标准门洞形过水断面临界水深的简化计算

标准门洞形过水断面临界水深计算需完成超越方程的求解,针对目前图表法、试算法及近似法存在的问题,采用优化拟合的方法,以标准剩余差最小为目标函数,在工程实用参数范围内,经拟合分析及计算获得了表达形式更加简单直观、常数及系数项数字位数最少、便于记忆及实际应用、计算精度满足设计要求(最大误差为0.57%)的近似公式,具有一定的实用价值.     

梯形明渠临界水深的直接计算方法

通过引入一个无量纲参数——单位水面宽度，对梯形明渠临界水深的基本公式进行恒等变形，得到计算梯形明渠临界水深的迭代公式，再与合理的迭代初值配合使用，推导出梯形断面临界水深的直接计算公式，在梯形断面全部范围内最大相对误差小于0.082%.误差分析及实例计算表明，该直接计算式形式简单，适用范围广，计算精度高.     

用加速遗传算法计算梯形明渠的临界水深

目前计算梯形断面明渠临界水深hk的常用方法有试算法、图解法、近似公式法和迭代法,它们存在计算精度不高、求解复杂等缺点。为此,把hk的计算问题等价于一非线性优化问题,指出了hk的变化范围,并且用加速遗传算法(AGA)来求解hk。实例的计算结果说明,与常用方法相比,AGA适用性强、计算精度高。     

普通城门洞形断面正常水深的近似计算方法

普通城门洞形过水断面在水利水电工程中应用已很普遍,其正常水深是一个超越方程,无解析解,为使该断面正常水深的求解方法能够简捷、通用且有较高精度,提出了一种近似计算方法.通过引入无量纲正常水深,对普通城门洞形断面正常水深的基本方程进行恒等变形,并根据优化拟合原理对已知量综合参数k与无量纲水深x进行优化拟合,得到了正常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,正常水深的最大相对误差小于0.62%.直接计算公式形式简捷、精度高、适用范围广.     

梯形断面明渠流速分布的研究

为研究梯形断面明渠的流速分布律,应用经过实测资料验证的三维紊流数学模型,对12种不同底坡、不同糙率以及不同宽深比组合情况下的梯形断面明渠水流流速分布进行了数值仿真.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,但在明渠外区流速分布更符合乘幂函数分布,等效线平均流速沿横向的分布接近于乘幂函数分布.通过最小二乘拟合,得到了梯形断面明渠垂线流速分布律和等效线平均流速横向分布律.按流速分布律计算的流速值与实测值吻合较好,表明所给出的断面流速分布律是合理可靠的,可应用于梯形断面明渠流量的精确测量.     

明渠水流临界水深计算

在明渠水力计算中,常需要计算临界水深,以判别水流流态。工程上常用试算、图解等方法求解,极不方便,且精度不高。文章推导较简捷的公式,对梯形、矩形和圆形断面,采用通用的计算程序,以期达到准确的计算结果。     

梯形明渠临界水深的直接计算方法

通过引入一个无量纲参数——单位水面宽度，对梯形明渠临界水深的基本公式进行恒等变形，得到计算梯形明渠临界水深的迭代公式，再与合理的迭代初值配合使用，推导出梯形断面临界水深的直接计算公式，在梯形断面全部范围内最大相对误差小于0．082％．误差分析及实例计算表明，该直接计算式形式简单，适用范围广，计算精度高．     

明流条件下城门洞形隧洞临界水深的直接计算法

为了改善明流条件下城门洞形隧洞临界水深无显函数计算方法的现状,通过对城门洞形断面临界流方程的数学变换,并对引入的无量纲参数与相对临界水深关系进行分析及计算,将求解正常水深的超越函数采用指定的幂函数形式逼近,并应用改进粒子群优化算法求解该函数,得到了城门洞形断面临界水深的直接计算式.实例计算及误差分析表明:在工程实用范围内(临界水深与拱顶半径之比在1.00到1.85之间),该公式最大相对误差仅为0.37%,且物理概念清晰明确,形式简捷,能为水工设计手册的编制及工程设计提供有益的参考.     

明渠六圆弧蛋形断面临界水深和收缩断面水深的计算

根据明渠恒定非均匀流理论,按照分块计算面积的方法,详细推导了六圆弧蛋形断面临界水深和收缩断面水深的迭代计算公式,并根据优化拟合研究了临界水深的简化计算方法.提出了4种工况下临界水深和3种工况下收缩断面水深的迭代计算公式,给出了已知流量条件下相对临界水深与相对流量的关系和已知临界水深条件下相对临界水深与相对断面面积的关系,得出了两种简化计算公式.通过算例验证了临界水深两种简化公式的正确性,其最大误差分别为1.6%和0.8%,满足工程设计需求.