无压圆形输水隧洞正常水深与临界水深的简便计算

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作者 杨伟峰 杨洋 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期101-110,共10页

正常水深与临界水深是输水隧洞设计计算、运行管理的重要水力参数,圆形断面作为水力最佳断面,其特征水位计算尤为重要。针对已有公式存在精度不高、适用范围较小的问题,从水流运动的基本方程出发,引入过水断面特征参数和无量纲水深,结... 正常水深与临界水深是输水隧洞设计计算、运行管理的重要水力参数,圆形断面作为水力最佳断面,其特征水位计算尤为重要。针对已有公式存在精度不高、适用范围较小的问题,从水流运动的基本方程出发,引入过水断面特征参数和无量纲水深,结合数学运算中的极限思维,构造了多个函数模型。采用改进后的粒子群算法替代传统的参数确定工作,从而得出圆形隧洞无压水流特征水深的简便计算公式。通过与以往几个典型公式进行对比发现,本文提出公式在计算精度上得到了显著提高,正常水深计算的最大相对误差被控制在0.067%以下,而临界水深的计算误差也不高于0.182%,同时二者均具有较广的计算适用范围。本研究为特征水深的计算提供了新思路,同时提出的计算公式精度高、适用范围广,在隧洞、管道等无压输水系统中具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 输水隧洞 圆形断面 正常水深 临界水深 PSO算法 计算公式

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明渠临界水深计算方法总论 被引量：12

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作者 王正中 陈涛 +1 位作者 万斌 申永康 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2006年第1期155-161,共7页

总结了近30年来各种断面明渠临界水深的计算方法,并经分析与比较,通过最优迭代与拟合处理及误差分析,优选出各种典型渠道断面临界水深计算的一系列解析计算公式,该系列公式简捷、准确、通用。综合评价结果表明:各方法的最大误差不超过2%... 总结了近30年来各种断面明渠临界水深的计算方法,并经分析与比较,通过最优迭代与拟合处理及误差分析,优选出各种典型渠道断面临界水深计算的一系列解析计算公式,该系列公式简捷、准确、通用。综合评价结果表明:各方法的最大误差不超过2%,多数最大误差小于1%,能满足生产实践的需要。 展开更多

关键词 明渠 临界水深 计算公式 断面形式

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弧底梯形明渠临界水深的直接算法 被引量：13

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作者 王正中 申永康 +2 位作者 彭元平 陈涛 赵颖 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2005年第3期6-8,共3页

通过对弧底梯形明渠临界水深基本方程的数学变换,应用迭代理论得到其无量纲临界水深快速收敛的迭代公式;结合工程实际在大量分析计算的基础上应用最佳逼近拟合原理确定出了恰当的迭代初值,从而提出了一种简捷、准确、通用的弧底梯形明... 通过对弧底梯形明渠临界水深基本方程的数学变换,应用迭代理论得到其无量纲临界水深快速收敛的迭代公式;结合工程实际在大量分析计算的基础上应用最佳逼近拟合原理确定出了恰当的迭代初值,从而提出了一种简捷、准确、通用的弧底梯形明渠临界水深的简捷计算方法。 展开更多

关键词 弧底梯形 临界水深 直接算法

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梯形明渠共轭水深计算方法 被引量：6

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作者 李蕊 王正中 +1 位作者 张宽地 王志刚 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2012年第11期33-36,共4页

一方面,通过对共轭水深方程进行数学变换,并根据共轭水深的水流特点,得到计算其水深的迭代公式;另一方面,通过求解一元二、三次方程得到共轭水深的初值近似计算式,并以此为初值,用迭代公式进行一次迭代得到梯形明渠共轭水深的直接计算... 一方面,通过对共轭水深方程进行数学变换,并根据共轭水深的水流特点,得到计算其水深的迭代公式;另一方面,通过求解一元二、三次方程得到共轭水深的初值近似计算式,并以此为初值,用迭代公式进行一次迭代得到梯形明渠共轭水深的直接计算公式。计算数据表明,该法不依赖图表,计算便捷且精度很高,可供工程实际参考应用。 展开更多

关键词 共轭水深 计算公式 梯形明渠

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平底Ⅰ型马蹄形断面临界水深的简化计算公式 被引量：2

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作者 文辉 李风玲 +2 位作者 赵洁 林超慧 唐壮丽 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2014年第1期78-80,93,共4页

为了简化平底Ⅰ型马蹄形断面临界水深的计算公式,对平底Ⅰ型马蹄形断面临界水深基本方程进行数学变换,分析无量纲临界水深和无量纲参数之间的关系,以幂函数形式构造公式,采用拟合优化方法得到临界水深的简化计算公式。该简化公式不是分... 为了简化平底Ⅰ型马蹄形断面临界水深的计算公式,对平底Ⅰ型马蹄形断面临界水深基本方程进行数学变换,分析无量纲临界水深和无量纲参数之间的关系,以幂函数形式构造公式,采用拟合优化方法得到临界水深的简化计算公式。该简化公式不是分段函数,形式简单,通用性强,水深位于隧洞下部扇形和上部半圆形内都可以直接计算临界水深;在工程适用范围内,临界水深计算值的最大相对误差绝对值为0.485%,具有较高的精度。 展开更多

关键词 水力学 平底I型马蹄形断面 临界水深 简化计算公式

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梯形明渠临界水深解法新探 被引量：4

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作者 王正中 沙际德 《人民黄河》 北大核心 1995年第5期45-46,共2页

在前人研究的基础上，提出了梯形明渠临界水深近似计算公式，并据此建立了迭代初值关系式。用本文方法求解临界水深，不仅精度高，适用范围广，而且很简便。

关键词 梯形明渠 临界水深 计算 公式

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梯形明渠临界水深计算公式探讨 被引量：7

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作者 王正中 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 1995年第2期78-80,共3页

本文在陈飞勇、苏鲁平研究的基础上，提出了梯形明渠临界水深的直接计算公式及合理迭代系数。用该式直接计算，或进行一次迭代，很大范围内临界水深的相对误差都接近于零，仅局部很小范围内的最大相对误差为５．９‰。

关键词 梯形明渠 临界水深 计算 公式

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平底马蹄形断面的水力计算 被引量：8

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作者 文辉 李风玲 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期130-135,共6页

平底Ⅱ型马蹄形断面是将标准Ⅱ型马蹄形断面的底拱改成平底而来,是水利水电工程较常用的断面形式之一,但其正常水深和临界水深的水力计算需求解超越方程,无解析解。传统的试算法或查表法计算过程繁琐且计算精度不高。本文通过对平底Ⅱ... 平底Ⅱ型马蹄形断面是将标准Ⅱ型马蹄形断面的底拱改成平底而来,是水利水电工程较常用的断面形式之一,但其正常水深和临界水深的水力计算需求解超越方程,无解析解。传统的试算法或查表法计算过程繁琐且计算精度不高。本文通过对平底Ⅱ型马蹄形断面基本方程进行数学变换,并对引入的无量纲参数与无量纲水深的关系进行分析及计算,应用拟合优化原理得到了其水力计算的直接计算公式。该公式不需分段和进行判别选取,直接可得到答案。在工程的适用范围内(即水深与顶拱半径之比:0.05≤h/r≤1.41),计算正常水深的最大误差小于0.41%,计算临界水深的最大误差小于0.20%。其成果对该断面形式的隧洞设计有一定参考价值。 展开更多

关键词 水位 模型 优化 平底II型马蹄形断面 正常水深 临界水深 直接计算公式

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基于公式覆盖度的矩形渠道收缩断面水深计算 被引量：1

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作者 赵延风 洪安宇 王正中 《人民长江》 北大核心 2016年第6期92-94,共3页

为了适当提高收缩断面水深公式的适用范围,通过对矩形渠道收缩断面水深的基本方程进行化简,得到无量纲水深迭代方程,随后采用一元二次方程替代矩形收缩断面水深的一元三次方程,最后将二次方程的解代入迭代方程中得到无量纲收缩断面水深... 为了适当提高收缩断面水深公式的适用范围,通过对矩形渠道收缩断面水深的基本方程进行化简,得到无量纲水深迭代方程,随后采用一元二次方程替代矩形收缩断面水深的一元三次方程,最后将二次方程的解代入迭代方程中得到无量纲收缩断面水深的计算公式。该公式在无量纲收缩断面水深不大于0.6时,最大相对误差小于0.15%。公式具有形式简单、适用范围广、精度高的特点,为特殊工况下的断面水深计算提供了新的方法。 展开更多

关键词 水力计算 矩形渠道 收缩断面水深 公式覆盖度 计算方法

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平底Ⅰ型马蹄形断面临界水深的直接求解 被引量：4

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作者 文辉 李风玲 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2013年第4期40-43,共4页

平底Ⅰ型马蹄形断面由于其形状及其尺寸容易控制,是水利水电工程中较常采用的断面形式之一,但其临界水深是超越方程,无解析解。为此,通过对平底Ⅰ型马蹄形断面临界流方程进行数学变换,对无量纲临界水深和无量纲参数之间的关系进行研究分... 平底Ⅰ型马蹄形断面由于其形状及其尺寸容易控制,是水利水电工程中较常采用的断面形式之一,但其临界水深是超越方程,无解析解。为此,通过对平底Ⅰ型马蹄形断面临界流方程进行数学变换,对无量纲临界水深和无量纲参数之间的关系进行研究分析,应用拟合原理得到了平底Ⅰ型马蹄形断面临界水深的近似计算公式。该公式克服了传统的试算法或查表法存在的计算繁琐、依赖图表、误差较大等缺陷。在工程的常用范围内(即临界水深与拱顶半径之比:0<h/r≤1.447 1),该公式表达形式最为简洁,最大误差小于0.4%,将为工程设计及水工设计手册的编制提供参考。 展开更多

关键词 平底Ⅰ型马蹄形断面 临界水深 直接算法

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临界水深计算方法的研究 被引量：3

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作者 王功 《水资源与水工程学报》 2011年第2期168-170,共3页

总结了渠道临界水深常见的计算方法,分析了过水断面比能曲线的特性,根据渠道临界水深的定义,利用计算机软件编程技术可以解决大量繁琐计算的特点,求解了明渠临界水深,并且分析与总结了用定义法解决工程计算的意义。

关键词 水力学 临界水深 临界水深计算 明渠

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梯形明渠临界水深直接计算公式研究 被引量：6

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作者 徐海嵩 把多铎 +1 位作者 张国辉 袁璞 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2014年第9期206-210,218,共6页

【目的】寻求梯形明渠临界水深的直接计算公式。【方法】针对梯形明渠临界水深传统计算方法计算过程复杂、误差大、适用范围小的缺点,以迭代法为基础,引入无量纲参数单位水面宽度,利用数值计算方法对梯形明渠临界水深的基本计算公式进... 【目的】寻求梯形明渠临界水深的直接计算公式。【方法】针对梯形明渠临界水深传统计算方法计算过程复杂、误差大、适用范围小的缺点,以迭代法为基础,引入无量纲参数单位水面宽度,利用数值计算方法对梯形明渠临界水深的基本计算公式进行恒等变形,得到快速收敛的迭代公式,并对合适的迭代初值进行选取。【结果】提出了新的梯形明渠临界水深的直接计算公式,对其进行的误差分析结果表明,该公式计算临界水深的最大相对误差仅为0.010%。【结论】与现有公式相比,新建立的梯形明渠临界水深直接计算公式计算精度高、适用范围广,可供工程实际参考应用。 展开更多

关键词 梯形明渠 临界水深 计算公式 单位水面宽度 迭代方法

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