标准Ⅰ型马蹄形断面水力特性的研究

为研究标准Ⅰ型马蹄形断面正常水深、弗劳德数和收缩断面水深的计算方法,根据明渠均匀流理论、明渠恒定非均匀流理论和能量方程,分析了标准Ⅰ型马蹄形断面的水力特性,提出了3种工况下的正常水深与流量关系、弗劳德数,以及2种工况下收缩断面水深的迭代计算公式,并通过算例给出了解题过程。研究成果计算简单、精度高,可以应用于实际工程。     

标准Ⅰ型马蹄形断面正常水深的近似算法

指出目前水深计算常用的查图表法、迭代试算法等存在着计算过程繁琐且计算精度差的缺陷.应用拟合法提出了标准Ⅰ型马蹄形断面正常水深的近似计算公式,其形式简捷,在工程常用范围内最大误差小于0.15%.     

标准I型马蹄形断面正常水深的近似算法

指出目前水深计算常用的查图表法、迭代试算法等存在着计算过程繁琐且计算精度差的缺陷,应用拟合法提出了标准I型马蹄形断面正常水深的近似计算公式,其形式简捷,在工程常用范围内最大误差小于0.15%。     

平底Ⅰ型马蹄形断面正常水深的显式计算式

平底Ⅰ形马蹄形断面其构造形式简单,在水利水电工程中较为常用,但正常水深的求解涉及到高次隐函数方程,传统的求解方法为查图表或试算法,既费时又费力,而且精度不高。通过对均匀流方程进行数学变换,选择适当的变量及曲线拟合得到平底Ⅰ型马蹄形断面正常水深的显式计算公式,误差分析及实例计算表明,在工程常用范围内,它的最大相对误差均为0.472%。该公式形式简洁、结论精确,具有一定的工程应用价值。     

马蹄形过水断面正常水深的迭代计算

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。      

平底Ⅰ型马蹄形断面临界水深的直接求解

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相似文献   

马蹄形过水断面正常水深的迭代计算

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。     

标准马蹄形断面正常水深的直接近似计算公式

针对目前标准马蹄形断面正常水深计算过程烦琐、公式复杂的缺陷,对标准马蹄形断面均匀流基本方程进行数学变换,根据水工隧洞设计规范的要求和工程实际应用情况确定公式的适用范围,应用拟合优化原理得到标准马蹄形断面正常水深的简捷、实用的计算公式。计算结果表明:在工程常用范围内计算的正常水深最大相对误差为0.585%,整个区间内95%以上的计算点相对误差小于0.20%,精度较高,能够满足工程实践的需要。     

马蹄形断面隧洞收缩水深的简易算法

摘要：由于标准马蹄形断面分别由不同圆形半径的圆弧连接而成,因此,断面形式与其它常用输水断面比较相对复杂,收缩水深的计算不但需完成较复杂的超越方程求解,而且计算公式通过分段函数给出,采用解析法无法直接获解,而传统算法（图表法、试算法、迭代法）既繁琐误差又大。笔者对该断面收缩水深基本方程变形整理后的超越函数进行优化拟合替代,并以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经拟合计算获得了表达形式简单直观、便于实际工程应用、计算精度满足设计要求（最大误差为1．396％）的近似公式,具有一定的实用推广意义。     

马蹄形过水断面均匀流水深的简化计算法

针对目前用于无压马蹄形过水断面均匀流水深计算方法存在受图表束缚或运算繁复等问题，本文采用优化拟合的方法，通过对有关公式的拟合，提出了马蹄形过水断面均匀流水泞的简化计算式，求解简捷，结果的最大误差为０．３２％。     

平底Ⅰ型马蹄形断面临界水深的简化计算公式

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。     

应用差分算法进行陡槽水面线的计算

通过将明渠恒定非均匀流的基本微分方程进行差分离散,得出了水面线计算的差分公式,并采用了不同的计算步长展开计算,接着将计算结果进行了试验验证,发现该算法合理,并提出了满足工程精度要求的计算步长参考值。     

马蹄形引水隧洞的断面优化研究

高水头是引水隧洞设计中的难点之一,容易造成隧洞的衬砌破坏等问题。针对马蹄形隧洞结构内力偏大的问题,结合理正软件和有限元分析软件两者的优势,采用两种形式,即:侧弧段渐变衬砌厚度优化和断面尖角的"倒角"优化,对该隧洞进行了优化设计,得到经济可行的隧洞优化断面形式。研究发现:与原设计断面相比,这两种优化断面均可有效地提高结构的承载能力;相比渐变侧弧衬砌厚度优化,"倒角"优化更加经济可行。提出的优化设计方法与结论可为其他工程提供借鉴经验。     

非标准马蹄形断面隧洞的水力计算研究

马蹄形过水断面为无压隧洞较常采用的形式,但断面形式复杂使其水力计算变得十分困难。通过数学推导,给出了6圆弧马蹄形断面的水力要素计算公式;分别采用谢才公式和临界流方程,推导了顶拱和上侧拱所对应的圆心角的迭代公式,进而给出了正常水深和临界水深的计算公式,并将之应用于引汉济渭工程秦岭无压隧洞的水面线计算之中。结果表明:水面线形态与定性分析结果相符,计算简单、结果可靠,可为工程实例中类似断面形状的水力计算提供参考。     

排洪管弯道水面线的确定

本文分析了排洪管弯道中离心力与冲击波分别对水流的干扰，提出了一种适用于有弯道的排洪管水面线的确定方法．     

马蹄形隧洞过水断面临界水深的简化计算方法

针对马蹄形隧洞过水断面临界水深计算方法比较繁琐等问题,依据优化拟合原理,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内进行逼近拟合,提出一种简化计算方法。该方法近似公式的表达形式更加简单直观,不必分段和进行判别选取,实际计算仅借助计算器即可快速完成。算例分析及精度比较表明,该简化计算方法的拟合替代精度高于有关文献,最大拟合相对误差仅为0.58%,且拟合相对误差小于0.5%的点占总计算点数的95%以上,可以满足实际工程的设计精度要求。     

蛋形断面无压隧洞水面线解析算法

针对蛋形断面形式复杂,用常规方法完成水面线计算不但存在误差累积而且计算工作量大、效率低的问题,依据优化拟合理论,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经拟合计算得到了一个简化通用算式来替代原积分中的分段且不可积函数,并推求出了蛋形断面隧洞水面线计算的近似解析通式。拟合误差分析和实例计算结果表明:解析通式的计算误差小于2%;利用近似解析通式完成蛋形断面隧洞水面线计算可使求解过程大幅度简化,工作效率明显提高。     

几种明槽恒定流水面线计算方法的比较

能量法、 Runge-Kutta法和差分法都是常用的明槽恒定流水面线算法。各种方法在求解方法、节点布置、计算精度和稳定性上存在算法差异。通过算法差异的对比揭示了各方法的优缺点,结果表明：能量法应用最为普遍;Runge-Kutta法较适用于断面规则的溢洪道、渠道等人工明槽;差分法对于网状等复杂水系有着独特的优势。     

马蹄形断面隧洞各水力要素的求解

汾河水库的泄洪隧洞横断面原采用马蹄形。作者利用马蹄形断面内的几何关系，对马蹄形断面的各水力要素进行数学求解。求出了在各种水位情况下，马蹄形断面隧洞各水力要素的数学表达式。即水面宽度Ｂ、过水断面积Ａ、湿周ｘ、水力半径Ｒ的数学表达式。为马蹄形隧洞的水力计算提供了方便。表达式仅适用于上半部拱半径为ｒ，下半部底拱、侧拱的半径为２ｒ的马蹄形断面隧洞。