明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算机算法

人工渠道中的水流绝大多数是非均匀流,分析计算其水面曲线的变化规律是确定明渠边墙高度及回水淹没范围的重要依据,因此在工程实践中具有十分重要的意义。传统方法推求水面线一般采用试算法或图解法,其法计算速度慢、精度低。本文通过开发软件,实现人机对话,利用C语言编制计算机程序,结合内插法,可快速准确的推求出水面曲线。     

梯形断面明渠非均匀渐变流水面线计算的数值方法

本文根据水力学伯努力方程及牛顿公式,提出了梯形断面明渠非均匀渐变流水面线计算的数值方法,给出了迭代过程收敛的初值选择条件及计算实例。     

宽窄相间复式河道水面线分析

水面线是水力学研究的重要组成部分,其在水利工程、水文预报及水库管理中占有重要地位。棱柱体明渠水面线的研究目前已较成熟,而对于非棱柱体明渠复式河道的水面线相关研究较少。首先从棱柱体明渠水面线分析角度入手,通过对棱柱体明渠水面线计算公式的分析,提出变宽度明渠水面线研究要点,进而从水沙作用的角度出发,定性分析由于河道冲刷或淤积而发生的水面线变化,最终得出变宽度复式河道水面线在动床工况下的水面线计算公式。     

平原灌区明渠涨水过程数值计算

通过联立明渠非恒定流的运动方程和连续性方程,经离散变换后采差分法求解得到了计算明渠涨水过程的计算模型,本模型的边界和初始条件实际上就是进口断面处的水位和流量变化的过程函数。并计算了一实例,得到了经试验验证较为合理的计算结果,证实了该模型的合理性与可行性,故该计算结果可用来指导明渠系统调节调度或是预报洪峰行进,为灌区渠系的防洪提供了理论参考。由于该模型的建立的控制方程适用于小坡度明渠,故该模型适用于坡度较小的渠道,尤其适用于平原灌区渠系。     

Bentonite debris flows in northern alaska

Seasonal freezing and thawing and the extreme cold of the arctic lead to the development of a variety of characteristic geomorphic features. A new one, bentonite debris flow channels, has been identified near Umiat, Alaska. These flows form when bentonite-rich Cretaceous Shales are exposed to Surface water on slopes of 5 to 30 degrees. The characteristic landform developed is a U-shaped channel 1 to 2 meters deep and from 8 to 10 meters in width. The channel shows a fluted floor and walls and is commonly flanked by a levee. The flow material is appa rently derived from the entire surface of the head portions of associated gullies. When this surface layer hydrates during snowmelt and runoff or during prolonged rain, the bentonite imbibes water and swells to a point at which its viscosity is lowered sufficiently to initiate creep or viscous flow.     

The Discuss of the Formula of Flow Loss and Water Using Coefficient on Seepage Proofed Channel

On the basis of the analysis about present water resource situation in China,the disadvantage of the formula of low loss and water using coefficient on anti-seep channel which have been applying in channel design and water saving irrigation administration will be indicated in the paper.The characteristics of that the loss of conveying water is changeable with the flow changing have been take into account in the new formula.The formula is validated by the example of middle permeable channel(A=1.90,m=0.40).The calculate result is more precision.Also some formula has been given,they can be referred to the worker of the irrigation administration.     

水电站压力前池容积研究

水电站压力前池是连接渠道与压力引水管的中间建筑物,具有调节和平稳水头之功用,其容积大 小、前池水面开阔程度对保证水电站的正常运行,改善水流流态至关重要。对已建工程前池容积特性的统计分析发 现,现有的压力前池功用微弱、相对投资较大,在技术和经济上很不合理。在广泛调研的基础上,经理论分析给出了 前池容积的“量化”计算方法,并从统计“众数”的角度,给出了相关尺寸确定的参考值,以避免前池容积确定的盲目 性和任意性。     

丁坝对弯道水流紊动的影响

根据RNG k-ε湍流模型及Reynods方程,利用VOF法追踪自由表面,有限体积法离散求解,建立了相应的概化模型,通过数值模拟的方法研究了不同角度下,丁坝对弯道水流特性的影响。重点分析了丁坝对弯道水流横向水面超高和流速场的影响。结果表明,在丁坝影响下,弯道水流横向水面横比降计算公式需要进行修正,应当考虑到丁坝对河道的束窄、丁坝尺寸和弯道角度等综合因素的影响。该研究为进一步深入探讨弯道水流特性奠定了基础,也为相关的工程实践提供了参考。     

Wind Tunnel Test and Numerical Computation on Ice Accretion on Blade Airfoil for Straight-bladed VAWT

To invest the condition of ice accretion on the blade used for straight-bladed vertical axis wind turbine （SB-VAWT）, wind tunnel tests were carried out on a blade with NACA0015 airfoil by using a small simple icing wind tunnel. Tests were carried out at some typical attack angles under different wind speeds and flow discharges of a water spray with wind. The icing shape and area on blade surface were recorded and measured, Then the numerical computation was carded out to calculate the lift and drag coefficients of the blade before and after ice accretion according to the experiment result, the effect of icing on the aerodynamic characteristics of blade were discussed.     

长输管道瞬变流摩阻的实用计算法

针对传统瞬变流摩阻计算精度低的问题,对其算法进行了改进。提出采用动态摩阻系(因)数来计算瞬态摩阻,并运用辛普生方法处理摩阻积分项,提高了计算精度。算例表明,将该方法应用于长距离管道水击分析,可以在保证与传统方法相同计算精度的前提下,能够显著地减小计算量,节省计算时间。     

低佛氏数水跃紊流数值模拟研究

【目的】研究低佛氏数(Fr₁)水跃紊流的水力特性。【方法】采用VOF方法处理闸门上、下游表面,用二维RNG型k-ε紊流数学模型,对低佛氏数（Fr₁=2.0～4.5）水跃紊流进行数值模拟,研究了不同低佛氏数水跃的跃后水深、水跃长度及流速分布,分析了水跃区及其下游明渠流区压强、紊动能、耗散率和水跃消能率的特性。【结果】淹没系数大于1.2时,水跃长度均大于其他经验公式计算的水跃长度,且水跃长度增幅随佛氏数的增加而增大。水跃区断面各点时均流速最大值沿程减小;跃后明渠流区,断面各点平均流速沿程无明显变化。水跃区主流与漩滚交界处附近,特别是泄水闸门附近的紊动能及耗散率均最大。随着佛氏数的增加,理论和实际消能率均增大,且理论消能率大于考虑了跃后紊动能的实际消能率。【结论】低水头水利枢纽泄洪功率较大,应充分考虑低佛氏数水跃实际消能率低的水力特性,设计合理的消能设施以解决其消能防冲问题。     

A structural mechanism for MscS gating in lipid bilayers

The mechanosensitive channel of small conductance (MscS) is a key determinant in the prokaryotic response to osmotic challenges. We determined the structural rearrangements associated with MscS activation in membranes, using functorial measurements, electron paramagnetic resonance spectroscopy, and computational analyses. MscS was trapped in its open conformation after the transbilayer pressure profile was modified through the asymmetric incorporation of lysophospholipids. The transition from the closed to the open state is accompanied by the downward tilting of the transmembrane TM1-TM2 hairpin and by the expansion, tilt, and rotation of the TM3 helices. These movements expand the permeation pathway, leading to an increase in accessibility to water around TM3. Our open MscS model is compatible with single-channel conductance measurements and supports the notion that helix tilting is associated with efficient pore widening in mechanosensitive channels.     

AutoBank软件在土坝渗流稳定计算中的应用

土坝渗流问题是引起土坝破坏的主要原因之一。利用AutoBank软件先进的有限元技术,对土坝进行渗流分析,并采用全自动网格划分技术,通过迭代算法计算自由水面位置(浸润线),解决了土坝渗流稳定问题的求解,为水利水电工程技术人员计算土坝渗流问题提供了极大的便利。     

林地土壤水分运动的数学模型

应用森林水文学、土壤物理学和土壤水动力学的基本原理建立了林地土壤水分运动的数学模型,以模拟林地土壤剖面水分变化、林地土壤的入渗、径流和水分再分布过程。模型是在IBM386上建成的。土壤水分特征参数的测定采用了双环入渗器配以多层张力计的野外实地土壤水分再分布法。     

基于MATLAB的渠道土方计算

针对现有渠道土方计算方法的不足,基于M ATLAB强大的数学计算功能和简单的语言特点,提出用三次样条函数拟和渠道挖填断面的面积函数,再运用R om berg积分法计算渠道土方量的新方法。算例结果表明,该方法计算结果误差小、精度高、算法简单,可供设计人员参考。     

数学建模在梯形明渠水力计算中的应用

通过对梯形明渠水力计算公式进行适当变换,建立了2种水力计算的数学模型,并借用Matlab数学软件进行编程计算,计算结果表明,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。     

基于能量守恒的四面六边形护岸框架群减速效率推导

4面6边透水框架群的框架尺寸、架空率和长度都直接或间接地影响着其消能减速的效果。在河道中布设框架群对水流会产生阻塞和减速作用,流经框架的水流雷诺数很大,为湍流,属于水力学中的无势有旋流。水力学中涉及湍流的分析计算难以列微分方程,更不可能有解析解。然而,水流的流速减慢必然导致河面抬高,根据水面抬高得到的水头势能与流经框架而带来的阻力损失建立能量守恒方程,便可绕过复杂的水力学计算。通过现有的水力学经验公式,对钢筋混凝土正四面体护岸框架群的水流减速护岸机理进行了理论推导和研究,得出了框架群的减速率卵与架空率ε、长a、宽b、铺设长度L的关系式。     

黄淮海平原水盐调控灌排一体化渠系规划与设计

针对黄淮海平原水土资源短缺和农田灌排系统不完善问题,根据水量平衡原理和灌排理论,结合不同典型区的灌溉排水特点,提出黄淮海平原明渠灌溉排水一体化渠系规划布置设计方案,编制了渠系布置参数计算软件,分析不同典型区渠道参数的主要影响因素和变化规律。结果表明:在灌溉排水控盐区以及灌溉排水并重区,渠道间距随地下水位埋深和排渍时间的增大而增大,但随排渍深度的增大而减小。渠道间距随着土壤质地由粘性到砂性的转变而逐渐增大。在灌溉排水补源区,渠道深度和渠底宽度随设计流量的增大而增大,但随渠底坡降的增大而减小。与传统渠系布置相比,在灌溉排水补源区的一体化渠系布置可减少渠系占地面积约55%,工程土方量70%。     

灌区明渠水位流量实时监测技术研究与应用

灌区明渠水位流量监测对于计量灌溉促进灌区节水和提高作物水分生产率意义重大。本文就监测系统中必备的水位传感器、明渠超声波流量计、数据采集及流量积算软件及数据通信系统等进行了详细阐述。     

长江河口内溢油轨迹的数值模拟研究

构建了海洋与溢油模型相耦合的长江河口的溢油轨迹预报系统,海洋模型能较好模拟该海域的表层流场;溢油模型采用拉格朗日和随机游走的油粒子追踪法,可快速预测油粒子的漂移扩散轨迹和扫海面积。研究表明,大潮时溢油的油粒子的分布范围和扫海面积均比小潮时刻大,在南支溢出的油粒子会漂移到南、北港和南、北槽,对生态环境危害最大,会影响陈行和青草沙两大水库取水口,并对中华鲟和九段沙湿地保护区产生潜在的生态危害;在北支溢出的油粒子主要分布在北支水道和两岸,如果溢油点位于上段会倒灌进南支水道,将会产生较大的生态危害;在南港溢出的油粒子会漂移到南北槽,不会对两大水库和中华鲟保护区产生危害,但会对九段沙保护区造成潜在的危害;在北港溢出的油粒子则会漂移到崇明岛外海,且扩散范围很大,只对中华鲟保护区造成危害。