蚁群算法在梯形明渠临界水深计算中的应用

<正>一、引言临界水深是判别明渠流态的一个重要指标,也是明渠水力学中基本水力要素之一。不同形式的过水断面,其临界水深的计算方法有所不同。在工程中,梯形断面临界水深hk的计算最常采用的计算方程是一元六次方程,通常采用试算法、图解法、近似公式法和     

弧底梯形明渠水力最佳断面设计

通过数学推导 ,建立了弧底梯形明渠水力最佳断面水深、过水断面面积、水力半径等所有几何要素与水力要素的计算公式 ,并通过算例详细说明其水力计算方法 ,为该类型渠道的断面设计提供了理论依据     

明渠断面水流流速与边界剪切应力横向分布模型

天然河流的横断面多为由主槽和漫滩组成的复式断面,水流在这种断面中比在单一断面中受到更多因素影响,流态也更加复杂。通过将明渠横断面上微元体在水流方向的N-S控制方程沿水深积分,得出描述垂线平均流速和边界剪切应力横向分布的模型,并通过对实验数据的验证,确定了模型的实用性。     

梯形明渠共轭水深计算方法

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.     

明渠梯形断面消力池池深和尾坎高度的计算方法

为研究明渠梯形断面消力池池深和尾坎高度的计算方法,依据前人对梯形断面消力池水跃共轭水深、梯形断面量水堰(槛)的研究成果,采用能量方程研究梯形断面挖深式消力池、消力坎式消力池和综合式消力池深度和坎高的计算方法。给出了梯形断面消力池池深、尾坎高度的计算公式,通过算例说明了计算过程。提出的消力池深度、坎高的计算公式可以作为梯形断面消力池设计的参考。     

再论梯形明渠临界水深计算方法

梯形明渠临界水深的近似计算方法已有很多种,利用牛顿法直接求解临界水深的精确解,此方法过程简单,计算精度高, 收敛速度快。     

设计渠道过水断面简捷法

本文着重从渠道断面的安全，经济，施工和水力最佳断面等条件，综合考虑确定合适的宽深比β，利用明渠均匀流公式进行变换，推导出设计渠道过水断面的计算公式，使渠道水力计算过程得到简化。本文介绍的方法，可快速简捷地设计出渠道过水断面。     

矩形明渠边界平均剪切应力变化规律研究

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。     

梯形明渠驼峰堰泄流能力试验研究

为了探索梯形明渠中驼峰堰的水力特性,以陕西省三原西郊水库溢洪道工程为例,采用物理模型试验的方法,对梯形明渠驼峰堰的泄流量、过水断面、流量系数及变化规律、压力分布等水力特性进行了试验研究。结果表明：受梯形明渠驼峰堰顶水面宽度及过水断面增加的影响,梯形明渠驼峰堰较同底宽矩形明渠驼峰堰泄流量大;但两者流量系数及其变化规律较为接近;堰面压强分布规律基本相同。提出了梯形明渠驼峰堰顶平均水面宽度的计算方法和流量系数的计算公式。对同类工程有借鉴参考价值。     

水力最优断面宽深比β0的推求

水力最优断面的宽深比β０可通过数学推求，是个常数，且β０＝１．１６。     

梯形渠道水力计算的表解法

利用计算机进行迭代计算，得到了梯形渠道深宽比与宽深比的求解表。应用该表在已知宽的情况下查算水深或是在已知水深的情况下查算底宽，其求解速度快，精度高，远远低于试算的允许误差，且误差分布是随机的，使用非常方便。     

梯形复式断面引水明渠流场特征试验研究

本文以河南水厂泵站引水工程为例,对待验证的梯形复式断面引水明渠流场特征进行模拟分析。结果表明:相比于工况1、工况2,工况3下的水流紊动特征最弱,明渠对口门区的冲击及破坏力也最小,对保障工程正常运行有利。     

一种弧底梯形明渠临界水深的快速解法

MATLAB语言以其特有的优越性广泛应用于科学和工程计算,本文采用MATLAB语言编程计算弧底梯形明渠临界水深,其过程简便,结果精确,便于在水利工程中进行推广应用。     

复式断面边界剪切应力分布规律研究

在复式断面明渠中，由于存在滩槽水流动量的交换，改变了边界剪切应力的分布规律，进而影响滩槽阻力和输水能力。本文利用作者实测的剪切应力分布资料，通过与矩形明渠边界剪切应力分布的对比，对手昨式断面边界剪切应力分布的特征进行了分析，建立了滩槽平均边界剪切应力与水深的关系，为复式断面水流结构及输水能力的研究打下了基础。     

明渠曲线渐变段体型求解新方法研究

明渠渐变段体型对渐变段中的水流形态有很大影响。为了解决明渠渐变段与下游水流的扩散衔接问题,消除明渠渐变段下游菱形冲击波的影响,根据冲击波特性和辐射水流基本关系,采用冲击波简化积分式,并考虑到渐变段水流与下游衔接,按刘韩生曲线边墙窄缝挑坎计算方法算出明渠曲线渐变段边墙体型,且该方法能够计算渐变段中的水面线。试验表明明渠曲线渐变段中水流平顺稳定且水面渐变升高。渐变段后水流正常,为均匀流,无菱形冲击波的影响,故能够解决水流扩散衔接的问题,该方法可以运用到明渠曲线渐变段边墙体型设计中。     

小底坡梯形明渠临界水深求法探讨

本文提出了一条求解小底坡梯形明渠临界水深的新途径——预估修正法。方法以简单的数值逼近原理为基础,没有繁复的数学推导,也不需要物理假设,所以使用时不必依赖图表。数值实践证明:该方法简单易行,且仍能保证较高的精度,可供工程实际推广应用。     

天然河道非恒定流条件下阻力系数变化规律的研究

天然河道非恒定流水面线的计算,在生产实践中有着重要的意义,而阻力系数的选取直接影响其计其计算成果。本文在以汉江丹-襄河段为例进行天然河道非恒定流水面曲线计算的基础上,利用大量实测资料,运用无约束最优化方法进行了天然河道非恒定流时的阻力系数和糙率率定的研究和计算。这种方法是利用计算技术对天然河道的实测数据进行分析和整理的一次尝试。根据计算结果,本文给出了阻力系数、糙率与流量、水位、时间、佛汝德数及Q/t的变化关系。这些变化关系的特征大体上与前人的理论和实践分析相符,同时还得到了一些新的变化规律。