非均匀散粒粗糙床面明渠水流流速结构PIV试验研究

1

作者 阎鑫铭 钟亮 李国际 《水电能源科学》 北大核心 2024年第7期57-61,共5页

鉴于床面非均匀散粒粗糙直接影响明渠水流的流速结构问题,基于PIV水槽试验,研究了非均匀散粒粗糙床面明渠水流的流速结构,探讨了水流时均流速沿流向和沿垂线的分布规律,分析了脉动流速的象限分布特征。结果表明,梅花形排列的大尺度非均... 鉴于床面非均匀散粒粗糙直接影响明渠水流的流速结构问题,基于PIV水槽试验,研究了非均匀散粒粗糙床面明渠水流的流速结构,探讨了水流时均流速沿流向和沿垂线的分布规律,分析了脉动流速的象限分布特征。结果表明,梅花形排列的大尺度非均匀散粒粗糙显著影响了颗粒顶部以下的水流结构,大、小颗粒周围时均流速结构相似,颗粒大小明显影响了流动分离区形状尺度和内外层流体分界点位置;象限分析显示外层流体中,大颗粒使其上方区域Q2、Q4事件的概率减小;内层流体中Q1、Q3事件占主导,颗粒上游及大颗粒附近相比下游及小颗粒附近更易产生强紊流事件。 展开更多

关键词 非均匀散粒粗糙床面 明渠水流 时均流速 脉动流速 象限分析

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抛物线形渠道水力最优断面的计算 被引量：33

2

作者 张志昌 刘亚菲 刘松舰 《西安理工大学学报》 CAS 2002年第3期235-237,共3页

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 .94673 2。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。

关键词 计算 抛物线形渠道 明渠均匀流 水力最优断面

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矩形断面明渠均匀流水力计算的直接计算公式 被引量：12

3

作者 赵延风 张宽地 芦琴 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2008年第9期224-228,共5页

【目的】寻求矩形断面明渠均匀流水深和渠道底宽的直接计算公式。【方法】通过对矩形断面明渠均匀流水力计算公式进行恒等变形,推导出计算矩形明渠均匀流水深和渠道底宽的迭代公式,再与合理的迭代初值配合使用。【结果】得到矩形明渠均... 【目的】寻求矩形断面明渠均匀流水深和渠道底宽的直接计算公式。【方法】通过对矩形断面明渠均匀流水力计算公式进行恒等变形,推导出计算矩形明渠均匀流水深和渠道底宽的迭代公式,再与合理的迭代初值配合使用。【结果】得到矩形明渠均匀流水深和渠道底宽的直接计算公式,误差分析及实例计算表明,在工程常用范围内,矩形均匀流水深和渠道底宽的最大相对误差均小于0.2%。【结论】该公式形式简捷,计算精度高,能满足工程实践要求。 展开更多

关键词 矩形断面 明渠 均匀流 水力计算 直接计算公式

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流动型态对曼宁糙率系数的影响研究 被引量：26

4

作者 何建京 王惠民 《水文》 CSCD 北大核心 2002年第6期22-24,53,共4页

根据明渠水流流动型态的概念,通过对实验资料的分析,得到均匀流时糙率系数随水深增加而减小,形成M1型水面线的非均匀流时糙率系数随水深、水力坡度的增大而增大的规律。提出的糙率系数的二步计算法,可以解决因非均匀流水深沿程变化,难... 根据明渠水流流动型态的概念,通过对实验资料的分析,得到均匀流时糙率系数随水深增加而减小,形成M1型水面线的非均匀流时糙率系数随水深、水力坡度的增大而增大的规律。提出的糙率系数的二步计算法,可以解决因非均匀流水深沿程变化,难以建立糙率系数与水深关系的困难,为在水力计算中修正糙率系数提供了依据。 展开更多

关键词 明渠 糙率系数 均匀流 非均匀流 水力计算 水深 水力坡度

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矩形明渠均匀流水深及底宽的渐近耦合算法 被引量：5

5

作者 许延生 王楠楠 赵鸣雁 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 2001年第2期109-111,共3页

基于矩形明渠均匀流方程的渐近解 ,通过线性耦合并构造残差的有理分式逼近函数 ,提出了一种渐近耦合法用于建立矩形明渠均匀流方程的近似算式 该算式便于直接计算 ,适用范围广 ,在定义域内的精度可达 10 -4 通过基本方程变形 ,还提出... 基于矩形明渠均匀流方程的渐近解 ,通过线性耦合并构造残差的有理分式逼近函数 ,提出了一种渐近耦合法用于建立矩形明渠均匀流方程的近似算式 该算式便于直接计算 ,适用范围广 ,在定义域内的精度可达 10 -4 通过基本方程变形 ,还提出了另外一种形式略微复杂但精度可达 10 展开更多

关键词 渐近耦合 矩形明渠 均匀流水深 均匀流底宽

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明渠均匀流弗劳德数随水深的变化规律 被引量：3

6

作者 杨玲霞 高珊珊 +2 位作者 仇军 宋金妍 张郑凡 《水电能源科学》 北大核心 2016年第11期109-112,共4页

弗劳德数(Fr)是判别明渠水流流态的标准,掌握弗劳德数随明渠水深的变化规律,对认识明渠水流的流态特性、指导明渠的设计具有重要意义。从弗劳德数Fr的定义出发,通过理论计算分析明渠均匀流弗劳德数Fr随水深的变化规律,分别揭示了矩形、... 弗劳德数(Fr)是判别明渠水流流态的标准,掌握弗劳德数随明渠水深的变化规律,对认识明渠水流的流态特性、指导明渠的设计具有重要意义。从弗劳德数Fr的定义出发,通过理论计算分析明渠均匀流弗劳德数Fr随水深的变化规律,分别揭示了矩形、梯形和圆形断面明渠均匀流弗劳德数Fr极大值的存在条件及变化特征。分别列举算例对计算结果进行验证,为今后工程实际中通过控制断面水深来控制流态提供了依据。 展开更多

关键词 弗劳德数 明渠均匀流 水深 变化

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植物高度非均匀性对明渠床面糙率影响的试验研究 被引量：8

7

作者 胡旭跃 李冬 +1 位作者 曾光明 刘斌 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期67-71,共5页

采用多普勒流速仪测量边壁附近的流速,用间接法中的流速测量法测量边界上的切应力,用棕榈毛作为植物的模拟材料.以植物高度表示有植物床面的粗糙突起程度,以高度的方差表示粗糙度的非均匀性.在植物密度和直径不变的情况下,对不同高度组... 采用多普勒流速仪测量边壁附近的流速,用间接法中的流速测量法测量边界上的切应力,用棕榈毛作为植物的模拟材料.以植物高度表示有植物床面的粗糙突起程度,以高度的方差表示粗糙度的非均匀性.在植物密度和直径不变的情况下,对不同高度组合的植物进行了水槽试验研究.探讨了植物高度的非均匀性对水流阻力的影响.结果表明:与高度均匀的植物相比,随着植物非均匀性的增大,阻力的差异先增大后减小,最后非均匀性的影响消失. 展开更多

关键词 明渠水流 植物高度 床面糙率 非均匀性 水流阻力

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光滑壁面明渠非均匀流水力特性 被引量：20

8

作者 何建京 王惠民 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期513-517,共5页

在分析激光测速试验资料的基础上,对比了明渠均匀紊流和非均匀紊流在紊流分区结构、流速分布、紊流强度和壁面切应力等方面的水力特性,指出两种流态流速分布公式存在差异,非均匀流的脉动流速、壁面切应力都较均匀流为小,并给出了用新的... 在分析激光测速试验资料的基础上,对比了明渠均匀紊流和非均匀紊流在紊流分区结构、流速分布、紊流强度和壁面切应力等方面的水力特性,指出两种流态流速分布公式存在差异,非均匀流的脉动流速、壁面切应力都较均匀流为小,并给出了用新的无量纲参数表达的适用于均匀流和非均匀流的统一的流速公式以及垂线平均流速及其位置的计算公式. 展开更多

关键词 明渠水流 紊流 光滑壁面 水力特性 非均匀流

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矩形明渠边界平均剪切应力变化规律研究 被引量：10

9

作者 胡旭跃 曾光明 +1 位作者 黄国和 李建兵 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2002年第4期42-47,共6页

针对棱柱型矩形明渠的特点 ,在分析均匀流运动机理的基础上 ,认为水流可以分为河床作用部分和岸壁作用部分 ,各部分分别作均匀流运动。在分析水体能量消耗的物理模式的基础上 ,提出了面积分割的补充关系。对于河床和岸壁糙率相同的情况 ... 针对棱柱型矩形明渠的特点 ,在分析均匀流运动机理的基础上 ,认为水流可以分为河床作用部分和岸壁作用部分 ,各部分分别作均匀流运动。在分析水体能量消耗的物理模式的基础上 ,提出了面积分割的补充关系。对于河床和岸壁糙率相同的情况 ,利用静力平衡条件和水流连续方程 ,可推得水流槽底、岸壁剪应力的计算关系式。对关系式的讨论表明 ,公式结构合理 ,能反映明渠水流的特点。对已有水槽试验资料进行的分析表明本文提出的计算关系式较好地描述水流的实际情况 ,比已有的公式更简便可靠。 展开更多

关键词 矩形明渠 均匀流 河床 岸壁 剪应力 糙率 水流

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马蹄形过水断面正常水深的迭代计算 被引量：20

10

作者 吕宏兴 辛全才 花立峰 《长江科学院院报》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期7-10,共4页

马蹄形过水断面因几何图形复杂 ,水力计算困难 ,为此 ,通过数学推导 ,给出了标准Ⅰ、Ⅱ型马蹄形过水断面水力要素计算公式和正常水深迭代公式 ,并提出判别水深范围的分界流量 ,便于生产实际中应用。

关键词 马蹄形过水断面 正常水深 水力计算 明渠 均匀流

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再论圆管明渠均匀流正常水深的直接计算公式 被引量：7

11

作者 文辉 李风玲 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2012年第6期15-17,共3页

在总结前人圆管明渠均匀流正常水深计算公式的基础上,引入无量纲参数α和无量纲正常水深β,对圆管明渠均匀流基本方程进行数学变换,应用曲线拟合和优化原理,提出新的圆管明渠均匀流正常水深的直接计算公式;根据给水排水工程和水利工程... 在总结前人圆管明渠均匀流正常水深计算公式的基础上,引入无量纲参数α和无量纲正常水深β,对圆管明渠均匀流基本方程进行数学变换,应用曲线拟合和优化原理,提出新的圆管明渠均匀流正常水深的直接计算公式;根据给水排水工程和水利工程设计规范的要求,并考虑工程实际情况,确定计算公式的工程适用范围。误差分析和计算实例表明:该公式形式简捷,精度较高,在工程适用范围内最大相对误差小于0.72%,可以方便工程设计人员在设计中直接使用。 展开更多

关键词 圆管 明渠 均匀流 正常水深 圆形断面 超越函数方程

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细长板开启角度与明渠均匀流流量关系研究 被引量：6

12

作者 刘力奂 徐辉 +1 位作者 于永海 王高鹏 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2005年第1期45-47,共3页

分析绕轴转动细长板在一定的明渠均匀流流量作用下的受力状况,应用静力矩平衡原理对细长板的开启角度与明渠均匀流流量的关系进行研究,推导出它们之间的计算关系式.该式表明细长板的开启角度随明渠均匀流流量的增大而增大,两者具有单值... 分析绕轴转动细长板在一定的明渠均匀流流量作用下的受力状况,应用静力矩平衡原理对细长板的开启角度与明渠均匀流流量的关系进行研究,推导出它们之间的计算关系式.该式表明细长板的开启角度随明渠均匀流流量的增大而增大,两者具有单值对应关系.通过水力试验,将同一流量下细长板开启角度的理论计算值与试验测量值进行比较,结果表明两者吻合良好,为灌区量水提供了一种新方法. 展开更多

关键词 明渠均匀流 流量 绕流 灌区量水

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明渠恒定均匀流机械能损失构成分析 被引量：1

13

作者 范敏 朱远乐 +1 位作者 江耀祖 王智娟 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2017年第6期67-71,共5页

明渠水流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。从明渠均质不可压缩液体恒定总流出发,以流体力学中黏性流体运动数学模型为基础,本质上揭示了机械能损失的构成和相互转化关系。成果表明:矩形明渠均匀流紊流的机械能... 明渠水流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。从明渠均质不可压缩液体恒定总流出发,以流体力学中黏性流体运动数学模型为基础,本质上揭示了机械能损失的构成和相互转化关系。成果表明:矩形明渠均匀流紊流的机械能损失由时均流速梯度引起的损失与紊动能耗散引起的损失组成,当雷诺数较小时,时均流速梯度引起的损失是机械能损失的主要来源,而雷诺数较大时,紊动能耗散引起的损失是机械能损失的主要来源。在宽浅明渠中,雷诺数约为9.5×103时,均流速梯度引起的损失和紊动能耗散引起的损失相等。 展开更多

关键词 矩形明渠 恒定均匀流 机械能损失构成 流体力学 紊动能耗散 时匀流速梯度

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基于改进粒子群算法求解马蹄形断面正常水深 被引量：7

14

作者 张宽地 王光谦 +2 位作者 吕宏兴 陈俊英 洪成 《排灌机械工程学报》 EI 2011年第1期54-60,共7页

为了解决马蹄形断面正常水深无显函数计算方法的现状,通过对明渠恒定均匀流方程进行数学变换,得到了标准Ⅰ,Ⅱ型马蹄形过水断面正常水深求解的分段非线性约束优化问题.将粒子群算法中的权重函数随着迭代次数和不同粒子与最优粒子之间的... 为了解决马蹄形断面正常水深无显函数计算方法的现状,通过对明渠恒定均匀流方程进行数学变换,得到了标准Ⅰ,Ⅱ型马蹄形过水断面正常水深求解的分段非线性约束优化问题.将粒子群算法中的权重函数随着迭代次数和不同粒子与最优粒子之间的距离大小进行调整,用以加速算法的收敛速度和提高粒子的搜索能力,并将调整惯性权重模型的粒子群优化算法运用到马蹄形断面正常水深的求解中.通过实例计算及误差分析表明:分段优化模型在水深特征点连续,且该法能100%收敛到全局最优解,故该方法求解马蹄形断面正常水深适用性强、计算精度高、算法实现简单,为马蹄形过水断面水力计算提供了一条新途径. 展开更多

关键词 水力计算 正常水深 粒子群算法 马蹄形断面 明渠均匀流

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密排粗糙床面明渠水流的紊动特性 被引量：5

15

作者 钟亮 廖尚超 +1 位作者 张建梅 刘珺洁 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2020年第3期8-14,共7页

为揭示密排粗糙床面对明渠水流紊动参数的定量影响规律,采用不同直径的圆形玻璃珠制作了3种密排加糙床面,基于光滑床面和加糙床面明渠紊流PIV流场测试资料,探讨了加糙后紊动强度、雷诺应力和紊动能等参数的变化特征。结果表明:床面粗糙... 为揭示密排粗糙床面对明渠水流紊动参数的定量影响规律,采用不同直径的圆形玻璃珠制作了3种密排加糙床面,基于光滑床面和加糙床面明渠紊流PIV流场测试资料,探讨了加糙后紊动强度、雷诺应力和紊动能等参数的变化特征。结果表明:床面粗糙对紊动参数的影响主要体现在内区,而外区紊动参数的变化相对较小。加糙后纵向和垂向紊动强度相对值u’^+、v’^+在内区呈现不同的变化规律,流量相同时,粗糙雷诺数Re_*越大,v’^+越大,而u’^+越小;床面粗糙对内区水流有抑制纵向紊动和加强垂向紊动的双重作用,而对外区水流有加强纵、垂双向紊动的作用;床面加糙对垂向紊动强度的影响总体大于纵向。加糙后内、外区的雷诺应力绝对值均增大,内区增幅尤为明显,雷诺应力增大的原因在于水流质点混掺强度和频次均增大。不同工况紊动能相对值E^+在内区差异明显,随着相对水深η的增大,E^+差异逐渐减小,在水面附近趋于一致;加糙后内区紊动能绝对值总体减小,而外区紊动能绝对值有所增大,内、外区紊动能变化与床面粗糙抑制水流纵向紊动强度和加强质点垂向混掺作用等因素有关。 展开更多

关键词 密排粗糙床面 明渠均匀流 紊动强度 雷诺应力 紊动能

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明渠恒定非均匀流渠道流量实时监测方法研究与探讨 被引量：8

16

作者 樊铭京 马树升 王贵田 《山东农业大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2010年第3期440-442,共3页

阐述了明渠恒定均匀流与非均匀流的特点及流量计算的水力学原理,分析了目前明渠流量监测存在的诸多问题。将明渠恒定非均匀流渠道水位变化的基本微分方程,改写为可方便计算的差分方程。提出了利用现代技术手段先实时监测出明渠恒定非均... 阐述了明渠恒定均匀流与非均匀流的特点及流量计算的水力学原理,分析了目前明渠流量监测存在的诸多问题。将明渠恒定非均匀流渠道水位变化的基本微分方程,改写为可方便计算的差分方程。提出了利用现代技术手段先实时监测出明渠恒定非均匀流测流渠段的二个水位值,再自动利用计算机借助差分方程同步计算出测流渠段的瞬时流量和累积水量。经实际应用证明该方法自动化实时性强、设备费用低、测流精度高。 展开更多

关键词 明渠恒定非均匀流 测流渠段 水位变化微分方程 流量实时监测

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输水渠道横断面设计水深测试及计算(综合性)实验

17

作者 陈祖森 马亮 李彦 《实验技术与管理》 CAS 2007年第2期152-153,156,共3页

输水渠道横断面设计水深测试及计算实验结合“灌溉排水工程学”及“水力学”等学科的知识，在实验过程中，通过对实验数据的测试、分析及计算和渠道模型实物的观摩，加深了对渠道设计原理的理解，与课堂上的理论教学起到了良好的互动作用。

关键词 渠道横断面 设计水深 堰流公式 明渠均匀流公式

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用流场分析法确定Chézy系数C 被引量：3

18

作者 张长高 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1993年第1期39-47,共9页

根据笔者关于脉动切应力的假设,建立了明槽均匀流基本方程;对二维和矩形断面等简单情形,给出了流速分布和Chézy系数C的公式;对梯形和其它断面形状,建议了一个数值方法和估算Chézy系数C的方法.给出了糙率n和糙度k_1的对应表,... 根据笔者关于脉动切应力的假设,建立了明槽均匀流基本方程;对二维和矩形断面等简单情形,给出了流速分布和Chézy系数C的公式;对梯形和其它断面形状,建议了一个数值方法和估算Chézy系数C的方法.给出了糙率n和糙度k_1的对应表,据此对矩形断面明槽的C值作了计算比较,以说明表格的适用性. 展开更多

关键词 流场分析法 明槽 均匀流

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梯形断面明槽中恒定均匀流的流速分布 被引量：9

19

作者 张长高 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1998年第5期17-21,共5页

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νＴ的假设，给出了相应的紊流流速分布的公式．

关键词 明槽 梯形断面 流速分布 紊流 层流 恒定均匀流

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明渠二元均匀流时均能耗散率的分析

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作者 杨永全 沈焕荣 《成都科技大学学报》 EI CAS CSCD 1993年第3期14-17,共4页

本文通过时均运动能量方程式,分析了水流运动中能量消耗的机理,通过论述明渠二元均匀流时均能耗散率沿水深的分布,指出了研究流场内部消能率分布的方法。

关键词 明渠 二元均匀流 消能 消能率

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