窄深式矩形明渠紊流流速分布规律研究 被引量：8

1

作者 谭显文 王正中 +2 位作者 赵延风 赵春龙 高歌 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期67-73,共7页

针对目前明渠流速分布计算中所存在的问题,考虑窄深式矩形渠道流速分布受侧壁影响大,选取能反映侧壁处竖向流速分布规律的抛物线形式,根据3维雷诺方程,建立了矩形渠道的紊流数学物理模型,推导出了水流受侧壁影响下的全断面流速分布公式... 针对目前明渠流速分布计算中所存在的问题,考虑窄深式矩形渠道流速分布受侧壁影响大,选取能反映侧壁处竖向流速分布规律的抛物线形式,根据3维雷诺方程,建立了矩形渠道的紊流数学物理模型,推导出了水流受侧壁影响下的全断面流速分布公式和平均流速横向分布公式。通过矩形水槽实验,验证表明,在y/h>0.2时,侧壁处的测点误差都在6%左右,渠道中心区域误差在3%以内;但在y/h<0.2时,误差比较大,最大误差达10%。与以往紊流公式相比,精度较高,物理意义更加明确,表明本公式能较好地反映紊流流速分布特性,具有较高的理论意义和实用价值。 展开更多

关键词 流速分布 矩形渠道 紊流 雷诺方程 抛物线

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高水头闸门止水材料超弹性与黏弹性本构研究 被引量：7

2

作者 谭显文 王正中 +2 位作者 余小孔 刘计良 刘铨鸿 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第19期97-103,108,共8页

首先针对闸门止水橡胶的超弹性能对其数值分析起决定性作用.根据止水橡胶单双轴拉伸和纯剪切实验,得到了其名义应力应变曲线;对通用的橡胶本构模型进行了系统的对比与分析,给出了在实验数据齐全和不全情况下,止水橡胶数值仿真最优本构模... 首先针对闸门止水橡胶的超弹性能对其数值分析起决定性作用.根据止水橡胶单双轴拉伸和纯剪切实验,得到了其名义应力应变曲线;对通用的橡胶本构模型进行了系统的对比与分析,给出了在实验数据齐全和不全情况下,止水橡胶数值仿真最优本构模型;其次采用不同的橡胶黏弹性本构模型,通过对某超高坝底孔闸门止水有限元计算,得出止水应力松弛失效时间,通过与闸门实际运行资料对比,得出burgers本构模型是最合理的;改变了以往设计阶段采用标准线性固体模型来预测止水失效时间的做法。该研究为止水的生产设计提供了系统的参考,具有较高的理论意义与实用价值。 展开更多

关键词 闸门 止水 橡胶 黏弹性 超弹性 本构

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大型拦污栅结构液固耦合流激振动分析 被引量：11

3

作者 申永康 方寒梅 +2 位作者 赵春龙 刘铨鸿 王正中 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第21期137-141,共5页

以巴基斯坦真纳电站进水口拦污栅结构为对象,研究大型拦污栅结构流激振动及其影响因素。建立了拦污栅结构数值分析模型,以液固单元接触分析处理了液固耦合作用,分析了栅条作用、液固耦合、支撑约束及结构边界条件等因素对大型拦污栅结... 以巴基斯坦真纳电站进水口拦污栅结构为对象,研究大型拦污栅结构流激振动及其影响因素。建立了拦污栅结构数值分析模型,以液固单元接触分析处理了液固耦合作用,分析了栅条作用、液固耦合、支撑约束及结构边界条件等因素对大型拦污栅结构动力特性的影响,给出了大型拦污栅避免栅体涡栅共振及栅条流激共振评判条件。结果表明:栅条作用与液固耦合对大型拦污栅结构动力特性的影响不容忽视,结构加固可能降低其动力安全性,而支撑约束及结构边界条件对拦污栅结构振动影响很小。该成果为该型拦污栅流激共振评判提供新依据,为相关技术标准修订提供参考。 展开更多

关键词 水工结构 拦污栅 流激振动 液固耦合

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典型断面渠道临界水深计算 被引量：5

4

作者 刘计良 王正中 +2 位作者 苏德慧 杨晓松 刘铨鸿 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2012年第2期181-187,共7页

系统总结了明渠特征水深研究领域的计算方法,评价了各方法的特点;为了优选出典型断面渠道临界水深简捷、通用、精度高、适用范围广的显式计算公式,通过定义包含典型断面几何要素及流量的量纲为一的参数,将目前成果中临界水深的显式计算... 系统总结了明渠特征水深研究领域的计算方法,评价了各方法的特点;为了优选出典型断面渠道临界水深简捷、通用、精度高、适用范围广的显式计算公式,通过定义包含典型断面几何要素及流量的量纲为一的参数,将目前成果中临界水深的显式计算公式用定义量纲为一的参数进行统一表达,并对其进行简捷性、精度及适用范围的综合评价比较,优选出梯形、圆形、弧底梯形、普通城门洞形、马蹄形等5种典型断面渠道临界水深的显式计算公式;对标准城门洞形断面的临界水深应用最优一致逼近原理,提出以幂函数形式分段表达的新显式计算公式.误差分析表明,在工程常用范围内,由推荐的显式公式所计算的6种典型断面的临界水深,其最大相对误差均小于1%,满足工程设计对精度的要求.该研究可为典型断面排灌渠道的设计及水力计算提供参考. 展开更多

关键词 排灌渠道 断面形式 特征水深 临界水深 相对误差 显式公式

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基于合理布置的三支臂弧门主框架优化设计 被引量：7

5

作者 刘计良 王正中 贾仕开 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1985-1990,1996,共7页

为了获得三支臂表孔弧门主框架的全局最优尺寸,提出一种基于合理结构布置的三支臂表孔弧门主框架优化设计方法.以三支臂表孔弧门的主纵梁在支承处横截面的转角为零为布置原则,通过力学分析得到弧门主框架合理的布置形式;在此基础上,以... 为了获得三支臂表孔弧门主框架的全局最优尺寸,提出一种基于合理结构布置的三支臂表孔弧门主框架优化设计方法.以三支臂表孔弧门的主纵梁在支承处横截面的转角为零为布置原则,通过力学分析得到弧门主框架合理的布置形式;在此基础上,以框架重量最小为目标,并考虑强度、刚度、稳定性等约束条件,建立弧门主框架的优化模型;应用序列二次规划(SQP)算法对优化模型进行求解.结果表明:考虑弧门主框架合理结构布置的优化设计可有效减轻弧门主框架自重,并能改善框架内力分布,从而取得比以往仅考虑尺寸优化更加合理的弧门结构形式,提高经济效益,可为三支臂表孔弧门的设计提供参考. 展开更多

关键词 弧形闸门 合理布置 优化模型 SQP算法 MATLAB

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抛物线形断面渠道共轭水深的直接计算公式 被引量：7

6

作者 冷畅俭 王羿 王正中 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2013年第2期132-136,141,共6页

为了给抛物线形断面渠道闸后水跃共轭水深的计算提供显函数计算公式,对抛物线形断面共轭水深函数求一阶导数,并令导数函数为0求出临界水深;利用跃前水深与临界水深之比、临界水深与跃后水深之比,分别作为量纲为一的跃前水深和跃后水深,... 为了给抛物线形断面渠道闸后水跃共轭水深的计算提供显函数计算公式,对抛物线形断面共轭水深函数求一阶导数,并令导数函数为0求出临界水深;利用跃前水深与临界水深之比、临界水深与跃后水深之比,分别作为量纲为一的跃前水深和跃后水深,并引入量纲为一的共轭水深函数,使共轭水跃方程转化为量纲为一的函数方程,在对该方程分离变量后结合跃前、跃后水流能量特征建立跃前水深和跃后水深的迭代计算公式,并证明迭代公式的收敛性;为了进一步提高迭代方程的收敛效率,以量纲为一的跃前水深与跃后水深之积的最大值处,亦即迭代收敛最慢点处的真解的修正值为迭代计算初值,配合迭代方程进行一次迭代得到较为精确的直接计算公式.误差分析表明:在工程常用范围内,提出的跃前水深、跃后水深直接计算式的最大相对误差分别为0.47%和0.55%,公式简捷、准确、适用范围广. 展开更多

关键词 灌溉渠道 抛物线形断面 共轭水深 迭代理论 计算公式

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典型断面渠道正常水深计算 被引量：2

7

作者 刘计良 王正中 +2 位作者 苏德慧 杨晓松 刘铨鸿 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2012年第3期324-329,共6页

明渠正常水深的计算是排灌渠道设计中的一项重要工作.通过对典型渠道断面引入包含渠道糙率、底坡、断面几何要素和流量的一组量纲为一的参数,将目前文献中正常水深的显式计算公式进行量纲为一化的统一表达,使其更具有通用性并且方便进... 明渠正常水深的计算是排灌渠道设计中的一项重要工作.通过对典型渠道断面引入包含渠道糙率、底坡、断面几何要素和流量的一组量纲为一的参数,将目前文献中正常水深的显式计算公式进行量纲为一化的统一表达,使其更具有通用性并且方便进行相对误差评价;指出每种典型渠道断面量纲为一的参数在实际工程中的常用取值范围,在此范围内对各量纲为一的显式计算公式进行相对误差评价,作出相对误差全局分布图,比较各显式公式的最大相对误差和全局相对误差,并比较公式的简捷性,据此优选出梯形、圆形、弧底梯形、普通城门洞形、马蹄形等5种断面正常水深简捷、精度高、适用范围广的显式计算公式;应用最优一致逼近原理,提出标准城门洞形断面正常水深分段表示的显式计算公式.相对误差分析表明:推荐出的6种典型渠道断面正常水深的显式计算公式的最大相对误差均小于1%,可为典型断面排灌渠道的设计及水力计算提供有效的计算方法. 展开更多

关键词 排灌渠道 断面形式 特征水深 正常水深 相对误差 显式公式

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侧向支撑刚度对弧形闸门主框架稳定性影响 被引量：3

8

作者 赵春龙 王正中 +2 位作者 刘计良 高歌 谭显文 《人民黄河》 CAS 北大核心 2014年第3期83-85,89,共4页

将弧形闸门主框架简化为有限侧移的弱支撑门式框架,为反映其实际屈曲模态,根据结构稳定理论,推导出了同时考虑柱端转动刚度和侧向支撑刚度单根轴心受压的柱端约束常数关系式,利用该关系式给出不同梁柱线刚度比、不同侧向支撑刚度情况下... 将弧形闸门主框架简化为有限侧移的弱支撑门式框架,为反映其实际屈曲模态,根据结构稳定理论,推导出了同时考虑柱端转动刚度和侧向支撑刚度单根轴心受压的柱端约束常数关系式,利用该关系式给出不同梁柱线刚度比、不同侧向支撑刚度情况下,弧形闸门主框架屈曲方程。通过试算给出相应的计算长度系数精确解,并给出了较高精度的实用计算公式。侧向支撑刚度Kb大于10对提高框架稳定的作用不再明显,认为强支撑和弱支撑的分界点为Kb=10;自由侧移和完全无侧移框架柱的计算长度系数差别极大,因此,侧向支撑刚度Kb对弧形闸门主框架柱的计算长度系数或屈曲荷载影响显著,在确定框架柱屈曲荷载之前首先要判明侧向支撑的强弱情况。 展开更多

关键词 弧形闸门 转动刚度 侧向支撑刚度 屈曲方程 计算长度系数

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排灌输水隧洞正常水深的简捷算法 被引量：2

9

作者 赵延风 王正中 +2 位作者 方兴 刘计良 洪安宇 《排灌机械工程学报》 EI 2011年第6期523-528,共6页

为了使标准城门洞形断面正常水深的求解具有简单的显函数计算公式,对标准城门洞形断面正常水深的基本方程进行恒等变形,将水面位于底角圆弧段和顶弧段正常水深的超越方程以及水面位于侧边直线段正常水深的高次方程,变成无量纲化正常水... 为了使标准城门洞形断面正常水深的求解具有简单的显函数计算公式,对标准城门洞形断面正常水深的基本方程进行恒等变形,将水面位于底角圆弧段和顶弧段正常水深的超越方程以及水面位于侧边直线段正常水深的高次方程,变成无量纲化正常水深与已知量综合参数的单变量函数方程.引入准线性函数的概念并将准线性函数作为标准模板,再对正常水深的单变量函数方程应用准线性函数标准模板,在工程常用范围即无量纲化正常水深y∈[0.051,.80]范围内进行优化计算及准线性函数逼近,得到了超越方程和高次方程的替代函数方程,替代函数具有类似于线性函数形式,即正常水深的准线性显函数表达式,并进行误差分析.结果表明,在隧洞底部圆弧段正常水深的最大相对误差小于0.36%,侧边直线段正常水深的最大相对误差小于0.31%,顶弧段正常水深的最大相对误差小于0.39%,说明准线性公式在隧洞有效水深范围内计算的水深准确度较高,可为排灌输水隧洞的断面设计及实现渠道水位控制时确定均匀流水深提供参考. 展开更多

关键词 排灌输水隧洞 标准城门洞 正常水深 准线性函数 函数逼近

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黄土坡耕地水土保持的“缝、洞”技术

10

作者 刘计良 王正中 +2 位作者 刘铨鸿 苏德慧 赵延风 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期107-112,共6页

提出了一种防止黄土高原坡耕地水土流失的'缝、洞'技术,使坡面径流在重力作用下通过'缝'就地拦蓄于'洞'中形成土壤水库,通过'缝、洞'节节拦蓄,可抑制大面积坡面径流的汇聚并减少蒸发,达到防止水土流失... 提出了一种防止黄土高原坡耕地水土流失的'缝、洞'技术,使坡面径流在重力作用下通过'缝'就地拦蓄于'洞'中形成土壤水库,通过'缝、洞'节节拦蓄,可抑制大面积坡面径流的汇聚并减少蒸发,达到防止水土流失的目的。指出了'缝、洞'措施在黄土坡耕地应用过程中应该注意的问题;提出了这种微型水利水保工程的设计标准,以相应标准暴雨径流全部流蓄'洞'中为原则,初步提出'缝、洞'的合理布置方案,推导出合理洞径与缝距之间的关系。应用有限元法模拟了成洞过程及渗流分析,得到了成洞后洞体周围土体的物理力学参数的变化规律:成洞后,在洞体周围约0.4倍洞径的区域,土体的物理力学性质较成洞前发生较大变化,土体的孔隙率和渗透系数显著降低,干密度和变形模量显著升高,并且离洞体越近,孔隙率和渗透系数越小,干密度和变形模量越大;渗流稳定后,洞体强度略有降低,洞体产生一定的变形。 展开更多

关键词 黄土坡耕地 水土保持 缝洞技术 结构稳定性

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高面板堆石坝坝坡稳定性分析 被引量：2

11

作者 白寅虎 王正中 余小孔 《中国农村水利水电》 北大核心 2012年第6期168-171,175,共5页

200m级及其以上的高面板堆石坝的稳定分析是坝体安全的关键指标,建造高面板坝硬岩堆石料本身的强度一般会满足稳定性要求,但包括世界最高面板堆石坝水布垭在内的高面板坝的坝坡设计目前仍采用经验坡比,并未考虑坝高与坝坡对面板堆石坝... 200m级及其以上的高面板堆石坝的稳定分析是坝体安全的关键指标,建造高面板坝硬岩堆石料本身的强度一般会满足稳定性要求,但包括世界最高面板堆石坝水布垭在内的高面板坝的坝坡设计目前仍采用经验坡比,并未考虑坝高与坝坡对面板堆石坝稳定性的影响,而水布垭作为我国建造的世界最高面板堆石坝,其运行安全性势必值得我们关注。采用STAB稳定分析软件,结合R.阿尔贝提出的堆石体边坡稳定性尺寸效应规律,以水布垭工程为例,就坝高和坝坡对高面板坝稳定性的影响进行分析研究,得出在采用相似的坝料下坝高和坝坡与稳定系数的关系表达式,为此类高面板堆石坝坡比的选择和稳定设计提供了简洁的理论方法,并采用此关系表达式对水布垭稳定性进行验证。 展开更多

关键词 面板堆石坝 稳定性 坝坡 坝高 STAB

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扎毛水库混凝土面板坝结构非线性有限元分析

12

作者 解晓峰 王正中 +1 位作者 刘诠鸿 毛渐 《中国农村水利水电》 北大核心 2012年第9期128-131,共4页

基于邓肯E-B模型对扎毛水库混凝土面板堆石坝进行了结构非线性有限元分析,给出了坝体和面板在竣工期、蓄水期的应力变形及分布规律。计算结果表明:坝体的总体变形较小,最大沉降量为44.67cm,约为坝高的0.6%;面板最大拉应力和压应力分别为... 基于邓肯E-B模型对扎毛水库混凝土面板堆石坝进行了结构非线性有限元分析,给出了坝体和面板在竣工期、蓄水期的应力变形及分布规律。计算结果表明:坝体的总体变形较小,最大沉降量为44.67cm,约为坝高的0.6%;面板最大拉应力和压应力分别为1.53MPa和2.32MPa,均未超过混凝土的极限抗拉-抗压值;面板的最大挠度为12.4cm,周边缝的变形也不大,均在已建工程实测值范围内。 展开更多

关键词 混凝土面板堆石坝 结构非线性 应力变形

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