A GENERALIZED EXPLICIT SOLUTION OF THE SEQUENT DEPTH RATIO FOR THE HYDRAULIC JUMP

By use of the property of the momentum equation describing the hydraulic jump in rectangular channels, a generalized solution of the sequent depth ratio was given. On the basis of the generalized solution the explicit solutions of the sequent depth ratio were obtained for the hydraulic jump in gradual enlargements, the corresponding relative energy losses were also presented, and a method to determine the location of hydraulic jump in gradual enlargements was proposed.

反坡正弦波形底板上F型水跃水力特性的试验研究

试验研究了3个相对粗糙度(0.51、0.86、1.34)和6个坡度(−0.02、−0.03、−0.04、−0.05、−0.07、−0.10)对反坡正弦波形底板上F型水跃水力特性的影响。在弗劳德数从5到11的范围内,总共进行了57次试验。试验结果表明:与经典水跃和光滑底板上的F型水跃相比,反坡正弦波形底板能有效减小漩滚长度和共轭水深比,粗糙底板有利于稳定F型水跃。剖面速度分布对相对粗糙度比反坡坡度更敏感,坡度和相对粗糙度影响速度剖面的相似性和边界层厚度的发展。在距离F型水跃起始点40%漩滚长度附近,剖面速度分布最不均匀;在1.2倍的漩滚长度后,剖面动量修正系数基本上都接近1.0。反坡正弦波形底板的综合剪切应力系数是水平光滑床的10~16倍,这表明反坡正弦波形底板在短距离消能方面非常有效。

半椭圆断面渠道的水跃方程及其解法

半椭圆断面渠道广泛应用于农田灌溉系统,水跃共轭水深作为其重要的水力参数,须寻求其快速有效的解法。首先基于半椭圆断面的断面几何特点推求了其无量纲水跃方程。接着根据半椭圆断面跃前水深与跃后水深均有水深范围限制的特点,分析了无量纲流量及无量纲跃前水深的取值范围。最后在大量计算的基础上绘制了半椭圆断面的无量纲共轭水深关系图,应用该图可快速得到半椭圆断面水跃方程的共轭水深解,该方法是简捷有效,便于工程实际推广应用。

突扩式水跃跃后水深的分析与计算

突扩式消力池常见于多孔水闸和泵闸结合的水利枢纽,其水跃跃后水深的计算是一个无法回避的问题。由于突扩式水跃水流的复杂性,对其跃后水深的理论研究尚不成熟与完善。根据已有文献的试验资料,对前人常用研究方法所得的突扩式水跃跃后水深成果进行了定量分析与比较。结果表明,当边墙反力对应的压强水头等于跃前水深和跃后水深的平均值时,其计算的跃后水深与实际更加相符。通过建立绕流阻力新模型,结合已有文献的实测资料,给出了突扩式水跃绕流阻力系数的计算公式,提出了突扩式水跃跃后水深计算的新方法,并对其准确性和通用性进行了验证。

渐扩式水跃跃后水深的计算

分析渐扩式水跃局部阻力系数随一般二元水跃局部阻力系数变化的规律,利用能量方程推导渐扩式水跃跃后水深的计算公式,得出了渐扩式水跃新的计算方法和跃后水深新公式,通过实际工程和已有公式对其正确性进行了验证。分析认为,在工程应用范围内(扩散角θ<9°),渐扩式水跃局部阻力系数与二元水跃局部阻力系数呈对数关系;提出的共轭水深新公式能满足工程运用要求,并且计算的跃后水深随着跃前断面弗劳德数的增大与已有公式计算的跃后水深值的偏离程度逐渐减小。

R型水跃局部水头损失系数与跃后水深的计算

通过能量方程研究R型突扩水跃局部水头损失系数,完善水跃跃后水深计算的理论方法,为消力池跃后水深的计算提供新的思路。通过建立消力池出口扩散断面和跃后断面的能量方程,分析R型突扩水跃局部水头损失系数和水跃水深比的变化规律。结果发现:R型水跃相对局部水头损失系数是突然扩散断面弗劳德数和消力池突扩比的函数;相对局部水头损失系数既服从线性分布,又服从乘幂分布;水跃水深比是跃前断面弗劳德数和消力池突扩比的函数。提出了局部水头损失系数和水跃水深比的计算公式,并分别对其进行了验证。

采用电算方法进行挖深式消力池设计

介绍挖深式消力池程序设计方案，考虑闸门操作方式、下游水深滞后等因素影响，并对收缩水深及其跃后水深、经验数表等问题进行了讨论。

B型和D型折坡水跃的水力计算

折坡水跃的水力计算是设计折坡水跃消力池时经常遇到的问题。为了得到计算 B型和 D型水跃第二共轭水深的简便有效的计算关系式 ,应用 Microsoft Excel 97和 Visual C++5 .0等软件 ,对坡度从 0 .0 5∶ 1到 0 .3∶ 1的 B型和 D型水跃试验数据进行了分析和研究。指出 B型水跃的第二共轭水深 Tw 与收缩断面水深 D1 、收缩断面佛氏数 F1 、坡角θ、水跃在斜坡上的长度 Ls 及 A型水跃的共轭水深 D2 有关 ,D型水跃的第二共轭水深 Tw 与收缩断面水深 D1 收缩断面佛氏数 F1 、坡角 θ有关。其中 ,在一定的坡角 θ下 ,B型水跃 ( Tw-D2 ) /D1 与 ( Ls/D1 ) 1 .1成正比 ,D型水跃Tw/D1 与 ( 0 .5 F21 + 1) 0 .3 5成正比。并进一步提出计算 B型和 D型水跃第二共轭水深的经验公式。

等宽矩形断面挖深式消力池深度计算方法研究

为计算等宽矩形断面挖深式消力池深度,构造以收缩断面水深为横坐标,消力池深度为纵坐标的函数。作出相应函数的两条曲线,其交点的横坐标即为收缩断面水深。对曲线进行离散化,推导了收缩断面水深的表达式,进而推求出消力池深度及跃后水深。

浅析水闸设计中影响消力池设计尺寸的关键因素

水闸消力池的深度和长度取决于水跃发生的形式和位置,而水跃的跃后水深和下游尾水位的相对关系决定水跃的形式,是影响消力池尺寸计算的关键因素。但在实际计算中,人们容易忽略水跃形式的判断,仅利用公式计算导致计算结果不准确。把握好这一关键因素,可以避免一些计算过程中的误区,对消力池的设计计算十分重要。

山西省离石县改河扩城工程中消力池选型及其设计

结合山西省离石县改河扩城工程中消力池的选型试验，提出了几种消力池体型。根据稳定水流的能量方程及动量方程，导出了矩形明槽中消力池的计算式，并用该工程的试验结果进行了验证计算，计算结果与试验资料基本吻合。

平底矩形断面渐扩散水跃跃后水深的计算

通过绕流阻力理论,建立了渐扩式消力池水跃段水体新的受力方程,提出了渐扩散水跃跃后水深新的计算方法.渐扩式消力池综合绕流阻力系数是跃前断面弗劳德数、水跃共轭水深比及水跃旋滚末端断面和水跃跃前断面宽度比的函数.相对综合绕流阻力系数是跃前断面弗劳德数的函数,并随跃前断面弗劳德数的增大而减小.得出了渐扩式消力池综合绕流阻力系数、跃后水深及水跃旋滚长度新的计算公式,并通过实际工程和已有公式对其适用性及通用性进行了验证.

消力池最不利条件下池深极值探讨

针对水闸最不利消能状态一般出现在非最大流量时状况,根据水闸规范消能计算公式,通过数学函数极值理论及无量纲理论对水闸最不利消力池深进行分析研究,推出了相对收缩水深、相对跃后水深的解析计算公式,给出了受潮位影响的沿海挡潮排涝闸、平原水闸以及山区河道大落差水闸的消力池建议深度的简捷计算公式,并通过工程实例计算比较,该解析计算式方便简捷、精度可靠。

F型反坡水跃特性实验研究

进行了反坡坡率i为-0.025、-0.033和-0.05的物理模型试验.通过实验分析了F型反坡水跃在坡率范围-0.05<i<0时的水力特性,讨论了共轭水深比η与弗劳德数Fr1的函数关系,而且引进了反坡水跃参数Gs,进而分析了反坡水跃参数Gs与弗劳德数Fr1的函数关系及其与共轭水深比η的函数关系.根据实验结果确定了水跃剖面面积修正系数k的值,用以分析确定以上各种函数关系之间的相关规律.