矩形明渠边界平均剪切应力变化规律研究 被引量：10

1

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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灌区明渠无喉道量水槽水力特性的影响因素研究 被引量：8

2

作者 孙斌 朱顺 +2 位作者 杨磊 张超 石喜 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2021年第4期105-114,共10页

为探究无喉道量水槽在不同坡度渠道的适用性,解析影响无喉道量水槽水力特性的因素,本文在模型试验的基础上,通过数值模拟软件对过槽水流进行了三维数值模拟,分析了水面线、壅水高度、佛汝德数的沿程变化及测流公式。研究结果表明,数值... 为探究无喉道量水槽在不同坡度渠道的适用性,解析影响无喉道量水槽水力特性的因素,本文在模型试验的基础上,通过数值模拟软件对过槽水流进行了三维数值模拟,分析了水面线、壅水高度、佛汝德数的沿程变化及测流公式。研究结果表明,数值计算结果能够较好地表征出模型试验相关水力特性,模拟水面线结果与实测结果基本一致;基于能量守恒原理和量纲分析推出水位流量关系式,进一步拟合数据,得到了适应于不同坡度的测流公式,平均计算误差均小于5%,满足测量要求;收缩比对佛汝德数和壅水高度影响显著,当流量不变时,佛汝德数随收缩比的增大而增大,壅水高度随收缩比的减小而增大。该研究可为灌区无喉道量水槽量的应用提供一定的参考依据。 展开更多

关键词 矩形渠道 明渠量水 无喉道量水槽 测流公式

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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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矩形平底明渠水跃长度公式的分析与应用 被引量：10

4

作者 张志昌 赵莹 傅铭焕 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2014年第11期190-198,共9页

【目的】研究矩形平底明渠水跃长度和旋滚长度的分类及其计算方法。【方法】收集了国内外43个水跃长度计算公式,在前人对水跃长度和旋滚长度研究的基础上,按其计算参数(跃后水深、跃前和跃后水深、跃前断面的弗劳德数与跃前或跃后水深... 【目的】研究矩形平底明渠水跃长度和旋滚长度的分类及其计算方法。【方法】收集了国内外43个水跃长度计算公式,在前人对水跃长度和旋滚长度研究的基础上,按其计算参数(跃后水深、跃前和跃后水深、跃前断面的弗劳德数与跃前或跃后水深以及其他表示方法)对这些公式进行分类,根据模型试验资料提出了计算水跃长度和旋滚长度的新公式。【结果】43个公式中,有12个公式适宜于计算水跃长度,有3个公式适宜于计算旋滚长度,其他大多数公式的计算结果介于水跃长度和旋滚长度之间,有1个公式与试验结果相反;提出的新公式与试验资料吻合较好。【结论】明确了水跃长度与旋滚长度的关系,推荐了4个适应弗劳德数范围大、精度较高的公式。提出了计算水跃长度和旋滚长度的新公式。新公式综合考虑了跃前跃后断面水深和跃前断面弗劳德数的影响,适应的弗劳德数范围大,精度高。 展开更多

关键词 矩形平底明渠 水跃长度 旋滚长度

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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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明渠恒定均匀流机械能损失构成分析 被引量：1

6

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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矩形平底渠道淹没水跃区的水头损失

7

作者 张志昌 王学斌 傅铭焕 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期925-931,共7页

研究了矩形平底明渠淹没水跃区的水头损失。根据Rajaratnam对淹没水跃区的流速分布、壁面切应力、最大流速的试验成果和Verhoff附壁射流区断面流速分布的计算公式,应用紊流边界层理论研究了淹没水跃区的边界层发展和沿程水头损失的计算... 研究了矩形平底明渠淹没水跃区的水头损失。根据Rajaratnam对淹没水跃区的流速分布、壁面切应力、最大流速的试验成果和Verhoff附壁射流区断面流速分布的计算公式,应用紊流边界层理论研究了淹没水跃区的边界层发展和沿程水头损失的计算方法。根据动量方程和能量方程研究了淹没水跃区的跃前断面水深、总水头损失、局部水头损失、消能率的计算方法。给出了淹没水跃区最大流速、紊流边界层厚度、沿程水头损失、总水头损失、局部水头损失、局部阻力系数、消能率的计算方法。研究表明:淹没水跃区的总水头损失是跃前断面弗劳德数、跃前水深和淹没度的函数,沿程水头损失和局部水头损失与跃前断面流速、水深、水跃长度、跃前断面的特征雷诺数和消力池宽度有关。淹没水跃区的水头损失主要是局部水头损失,消能率随着弗劳德数的增加而增加。 展开更多

关键词 水力学 矩形平底明渠 淹没水跃 边界层 水头损失 阻力系数

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矩形明渠层流垂向流速分布类型研究 被引量：7

8

作者 黄宇航 周晓泉 +2 位作者 周文桐 陈骏峰 姚畅 《水电能源科学》 北大核心 2022年第8期109-112,117,共5页

为找寻准确合理的明渠水流垂向流速分布类型,采用理论分析方法对明渠流动的理论解进行解读,按抛物型分布、指数型分布、对数型分布3种形式绘制垂向流速分布图进行比较,发现不能采用统一的对数型流速分布来表示全断面流速分布。二维明渠... 为找寻准确合理的明渠水流垂向流速分布类型,采用理论分析方法对明渠流动的理论解进行解读,按抛物型分布、指数型分布、对数型分布3种形式绘制垂向流速分布图进行比较,发现不能采用统一的对数型流速分布来表示全断面流速分布。二维明渠理论解的垂向流速分布验证表明,无量纲的垂向流速分布只能是无限逼近理论最大值,与实际情况有出入,真实的流速分布规律应由理论流速分布与实际流速分布二者去逼近。 展开更多

关键词 矩形明渠 层流 流速分布 理论解

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矩形明渠均匀流水深和底宽的算子分裂算法 被引量：5

9

作者 许延生 伏广涛 侯召成 《长江科学院院报》 EI CSCD 北大核心 2000年第4期5-7,共3页

应用算子分裂思想将矩形明渠均匀流方程分裂为两个简单算式 ,通过耦合方法建立了整个定义域内的统一近似算式 ,该算式结构简明 ,计算方便 ,精度可达

关键词 算子分裂法 矩形明渠 均匀流水深 近似算式

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矩形明渠消力池水跃的水头损失研究 被引量：1

10

作者 傅铭焕 张志昌 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2021年第4期70-74,共5页

为了研究沿程水头损失与局部水头损失的变化规律,根据沿程水头损失的基本定义,推求矩形明渠消力池水跃区沿程水头损失与床面阻力系数、水跃共轭水深比、跃前断面宽高比及跃前断面水深的理论关系,提出了矩形明渠水跃区沿程水头损失及其... 为了研究沿程水头损失与局部水头损失的变化规律,根据沿程水头损失的基本定义,推求矩形明渠消力池水跃区沿程水头损失与床面阻力系数、水跃共轭水深比、跃前断面宽高比及跃前断面水深的理论关系,提出了矩形明渠水跃区沿程水头损失及其系数和局部水头损失系数的理论公式,给出了沿程水头损失系数、局部水头损失系数和总水头损失系数的简单拟合公式。研究表明:沿程水头损失随着跃前断面水深和床面阻力系数的增大而增大,随着水跃共轭水深比和跃前断面宽高比的增大而减小;局部水头损失系数随着跃前断面弗劳德数的增大而增大;水跃区局部水头损失占比随着弗劳德数的增加而增加,弗劳德数为3时的局部水头损失占比达到90%,弗劳德数为6时的局部水头损失占比已达到95%以上。研究成果可进一步完善并丰富水跃理论体系。 展开更多

关键词 矩形明渠 消力池 水跃 沿程水头损失 局部水头损失 总水头损失

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基于数值模拟的矩形明渠床面切应力分析

11

作者 黄宇航 周晓泉 +2 位作者 周文桐 姚畅 周芳龄 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期201-208,共8页

河道流动受边界切应力影响,边界切应力过大会造成河岸被侵蚀,降低河岸的稳定性,并通过影响泥沙的沉积和搬运,引起河流形态变化。探究河流边界切应力,就是探究河流中水流流动状态、结构特性等问题。由于河流中影响边界切应力的因素多且复... 河道流动受边界切应力影响,边界切应力过大会造成河岸被侵蚀,降低河岸的稳定性,并通过影响泥沙的沉积和搬运,引起河流形态变化。探究河流边界切应力,就是探究河流中水流流动状态、结构特性等问题。由于河流中影响边界切应力的因素多且复杂,本文去掉各种不确定的因素,通过数值软件建立一个2维矩形直道明渠流动模型,并运用相似理论对矩形直道明渠模型进行缩尺试验。首先,对5种比尺的均匀流直道模型的流动进行数值模拟,由于该5组直道明渠模型模拟结果统一出来的水位流量关系与曼宁公式推导出的水位流量关系高度一致,因此可以认为该模型模拟出来的参数真实可靠。针对非均匀流的情况,通过欠均匀流和超均匀流的概念,对9组直道模型非均匀流进行数值模拟,运用动量定理对非均匀流直道中心处间隔相同的101个点位进行受力分析,每两个点之间取一次切应力的平均值,再将所有点位的阻力求和,沿程积分得出河床阻力,大大减少水位波动等不确定因素带来的误差影响。最后,推导出通用的床面切应力公式,该公式表明无论矩形明渠的流动是否为均匀流,都可通过水深h、流速u、曼宁糙率系数n这3个参数求出床面切应力。将本文所得公式与现有的4个河床切应力求解公式进行对比,发现本文的公式既符合动量定理,又有物理意义。该研究成果相对于过去常用的方法更为简便,可以将复杂的流体力学问题(求解偏微分方程)变为简单的代数问题。 展开更多

关键词 水力学 矩形明渠 切应力 数值模拟

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