标准型异形椭圆断面正常水深和临界水深计算

发布时间：2021-07-28 14:34

　　针对标准型异形椭圆断面正常水深和临界水深的基本方程均为超越方程、无法直接求解的问题,在归纳标准型异形椭圆断面水力要素计算公式的基础上,通过引入量纲一参数和采用曲线分段优化拟合的分析方法,提出了求解标准型异形椭圆断面正常水深和临界水深的直接计算公式。误差分析结果表明,该断面正常水深和临界水深直接计算公式相对误差的绝对值最大分别为0.362%和0.288%,其适用范围及精度均能够满足工程应用的要求。 

【文章来源】：水利水电科技进展. 2020,40(06)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

标准型异形椭圆断面及其特征尺度示意图

在0≤α≤1.000范围内,以0.001为步长取1 000个计算点,代入式(8)采用MATLAB计算两个等号中间表达式值,即为与其对应正常水深模数ηn的理论值,并以α为纵坐标,ηn为横坐标,点绘其理论值关系曲线如图2所示。由图2和计算数据可知,当0≤α≤0.935时,标准型异形椭圆断面的正常水深模数ηn随充满度α的增大单调增大;当0≤α<0.368时,曲线斜率逐渐减小;当0.368≤α<0.935时,曲线斜率逐渐增大;当α=0.935时,正常水深模数达到极大值0.531 211。当α进一步增大,正常水深模数由极大值逐渐减小到满管流相应的理论值。

临界水深的简化计算采用与正常水深相同的方法。在0≤α≤1.000范围内,以0.001为步长取1 000个计算点,代入式(14)采用MATLAB计算两个等号中间表达式值,即为与其对应临界水深模数ηcr的理论值,并以α为纵坐标,ηcr为横坐标,点绘其理论值关系曲线,见图3。由图3和计算数据可知,当0≤α≤1.000时,标准型异形椭圆断面的临界水深模数ηcr随充满度α的增大单调增大;当0≤α<0.368时,曲线斜率较大,ηcr增长缓慢;当0.368≤α<0.980时,曲线斜率逐渐减小,ηcr的增长随之加快;当0.980≤α<1.000时,ηcr曲线以水平线为渐近线,ηcr迅速增长,当α=1.000满管流时ηcr的理论值趋向于无穷大。

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型异形椭圆无压隧洞断面的水力学分析[J]. 武周虎,王瑜,祝帅举.  水利水电科技进展. 2020(05)
[2]蛋形断面的正常水深和临界水深的直接计算公式[J]. 卞晓卫,郑新桥,代述兵,简跃,马玉蕾.  干旱地区农业研究. 2017(02)
[3]标准马蹄形断面正常水深的直接近似计算公式[J]. 李风玲,文辉.  水利水电科技进展. 2015(02)
[4]蛋形断面明渠正常水深和临界水深的简化算法[J]. 武周虎.  人民长江. 2014(04)
[5]无压圆形隧洞正常水深直接算法[J]. 张新燕,吕宏兴.  水力发电学报. 2014(01)
[6]蛋形断面隧洞临界水深的简易算法[J]. 滕凯.  水利水电科技进展. 2013(06)
[7]标准Ⅰ型马蹄形断面水力特性的研究[J]. 张志昌,李若冰.  长江科学院院报. 2013(05)
[8]河流污染混合区的解析计算方法[J]. 武周虎,贾洪玉.  水科学进展. 2009(04)
[9]明流条件下圆形隧洞正常水深与临界水深的直接计算[J]. 张宽地,吕宏兴,赵延风.  农业工程学报. 2009(03)
[10]无压流圆形断面水力计算的迭代法[J]. 吕宏兴,把多铎,宋松柏.  长江科学院院报. 2003(05)



本文编号：3308093