抛物线类渠道水力最佳及实用经济断面统一设计方法

【目的】解决任意次抛物线形渠道湿周积分公式为不可积分而导致水力最佳及实用经济断面无解析解的问题。【方法】采用高斯超几何函数给出了任意次抛物线形渠道湿周的解析计算式,以水深、水面宽度为变量,用拉格朗日乘数法对该类渠道的水力最佳断面参数进行求解。【结果】得到了任意次抛物线类渠道的水力最佳断面参数求解方程,再根据实用经济断面与水力最佳断面的关系得到了任意次抛物线类渠道的实用经济断面参数求解方程。最后给出抛物线类渠道实用经济断面水面宽度与水深的比值的关系表。【结论】该方法易于设计任意次抛物线类水力最佳及实用经济断面,可供渠道规划设计参考应用,也为规范修订提供理论依据。     

弧形底梯形渠道实用经济断面计算

实用经济断面是在水力最佳断面的基础上设计的一种比较宽浅的断面。根据弧形底梯形渠道的水力最佳断面计算公式推出其与某一断面之间的关系，介绍了实用经济断面的计算方法以及在实际应用中的计算步骤。     

基于粒子群算法的抛物线形渠道断面优化方法

针对试算法工作量大、计算误差大和精度低等问题,建立了以计算流量和设计流量之差最小为目标函数的抛物线形渠道断面优化数学模型,将粒子群优化算法引入到抛物线形渠道断面优化计算中,采用粒子群算法在全局空间下搜索渠道断面优化问题的全局最优解。并以陕西省石头河灌区五丈源支渠抛物线形混凝土渠道为例,对其二次抛物线形渠道断面的方程形状参数a和设计水深h进行了优化设计。结果表明,得到满足约束条件的最优方程形状参数a为5.06,最优设计水深h为0.398 2 m。与原设计相比模型计算所得渠道过水断面面积减少了0.102 1%,渠道土方量减少了6.225 4 m~3,混凝土衬砌量减少了4.764 1 m~3,工程占地面积也随之减少。粒子群优化算法能有效地解决抛物线形渠道断面设计中的优化问题,且具有收敛速度快、计算精度高和全局寻优能力强等优点。     

U形渠道的水力特性及水力计算

U形渠道断面水力和结构性能优越,是渠道输水工程中较常采用的断面形式之一,水力计算中的正常水深、临界水深求解无显函数形式的表达公式。提出了U形渠道水力最佳断面的设计方法,并给出了确定U形渠道水力最佳断面底弧半径的计算公式。导出了U形渠道正常水深、临界水深水力计算的迭代公式,并给出了判别水深范围的界限流量计算公式。     

农业综合开发项目灌排水渠道水力断面有关参数的确定与探讨

无论是中低产田改造项目还是山区小流域治理项目的施工设计阶段,均不可避免的涉及到灌排水渠道的纵横断面设计,而灌排水渠道横断面设计则主要通过渠道水力断面计算确定水力最佳断面结构型式,并分析如何由已确定的水力最佳断面相关参数进一步确定实用经济断面构型式。工程设计中渠道断面结构型式多样,用到的参考资料涉及范围广,因此．有必要对渠道水力断面公式在农业综合开发项目中的设计与应用进行归纳和探索。     

抛物线形复合渠道实用经济断面的计算方法

【目的】解决平方抛物线形渠坡和水平渠底的复合渠道水力最佳断面存在施工难度大、不经济等问题。【方法】在水力最佳断面的基础上,通过数据拟合的方式,得到了求解最佳H/H0值所对应的抛物线水面宽和水深比η=1.666,推导出了抛物线形复合渠道实用经济断面的计算公式,并提出了详细的计算步骤。【结果】通过实例计算,当流量Q为26 m3/s、n为0.015、i为0.000 52、α为1.03时,抛物线形复合渠道实用经济断面情况下的水深H为2.054 m,渠底宽度b为4.447 m,过水断面面积A为13.818 m2,湿周长度χ为10.037 m。在相同流量、糙率与渠道底坡条件下与梯形、弧形坡脚梯形相比,抛物线形复合渠道实用经济断面面积最小,比梯形减小了1.65%,比弧形坡脚梯形减小了1.29%。【结论】抛物线形复合渠道实用经济断面更为优越。     

基于拉格朗日法的抛物线形复合渠道的水力最佳断面

针对标准抛物线形渠道渠口宽、深度大、难以适应大中型渠道等问题,提出了一种新型平方抛物线形渠坡和水平渠底的抛物线形复合渠道,同时推导出了抛物线复合渠道水力要素计算公式,并以水深、水面宽度和水平渠底宽度为变量,利用拉格朗日乘数法建立求最优解的迭代方程,借助Mathcad数学软件进行计算,推导出了抛物线复合渠道水力最佳断面情况下流量和水深的关系式以及水深、水面宽度、过水断面面积和湿周的计算公式。通过实例计算,当流量Q为12 m~3/s时,在水力最佳断面情况下抛物线复合渠道的水深H0为2.263 m,水面宽度B0为4.538 m,过水断面面积A0为7.463 m~2。结果表明,相同流量下抛物线复合渠道的过水断面面积比梯形渠道减小了1.67%,比弧脚梯形渠道减小了0.84%,比抛物线形渠道减小了1.05%,表明抛物线形复合渠道是更为优越的渠道断面形式。     

平底抛物线形复合渠道水力最佳断面计算方法

为了解决抛物线形断面应用在大中型渠道上存在深度大、工程量大等问题,提出了一种水平渠底和平方抛物线形渠坡的抛物线复合断面渠道,推导出了过水断面面积、湿周的计算公式,并根据明渠均匀流理论,建立了平底抛物线复合渠道水力最佳断面情况下的流量和水深关系式,借助Mathcad软件计算出最优宽深比,推导出了平底抛物线复合渠道水力最佳断面水深、水面宽度、过水断面面积和湿周的计算公式.通过实例计算,当流量Q为30 m³/s时,在水力最佳断面情况下,平底抛物线复合渠道的水深H₀为2.904 m,水面宽度B₀为6.278 m,过水断面面积A₀为13.604 m²,因此,相同流量下平底抛物线复合渠道的过水断面面积比梯形渠道减小了1.7%,比弧脚梯形渠道减小了0.2%,表明平底抛物线复合渠道是一种比梯形和弧形坡脚梯形渠道更为优越的渠道断面形式.     

灌溉渠道优化设计方法研究

根据明渠均匀流原理,推求灌溉渠道设计的最佳水力断面法和实用经济断面法,通过对2种设计方法优化对比分析,提出了实用经济断面法在灌溉渠道设计中的实用性,据此确定渠道横断面结构尺寸和不冲不淤流速的约束条件。根据渠道纵断面设计原则,确定干渠和各支渠取水口要求的控制水位的计算方法,确定渠道水位衔接的约束条件。根据渠道挖填平衡原则,确定了灌溉渠道工程量与渠道填方量、挖方量、渠道比降和填方损失系数等有关的非线性函数,该结论为灌溉渠道优化设计提供技术支撑。     

半立方抛物线形渠道正常水深算法

为了给半立方抛物线形渠道断面正常水深的计算提供一种简捷、通用、精度较高的显函数计算公式,根据迭代理论并采用优化计算确定初值函数的方法进行分析研究.通过引入断面特征水深的概念,对半立方抛物线形渠道正常水深的基本方程进行变换处理,推导出收敛速度较快的迭代公式,并证明了公式的收敛性;在断面特征水深范围即无量纲正常水深H∈[0.025,40]范围内,对迭代公式进行优化计算,取得合理的迭代初值函数;合理初值与迭代公式的配合使用,得到半立方抛物线形渠道断面正常水深的显函数直接计算公式,并对公式进行了误差分析以及用工程实例进行了验证.结果表明：在工程常用的断面特征水深范围内,正常水深的最大相对误差小于0.3%,计算公式具有形式简单、精度高、适用范围广的优点,该研究为排灌渠道的断面设计以及渠道流量控制时求解均匀流水深提供了简捷方法.     

圆锥截交线的形状分析及几何证明

工程上常遇到各种各样的曲面,其中圆锥面占有特殊且重要的地位。平面截切圆锥形成的截交线—圆、椭圆、双曲线、抛物线,这些圆锥曲线与人类的生产实践密切相关,应用范围比较广泛。然而在有关的“工程制图”书中,仅对特殊位置截平面在何种条件下截切圆锥得到何种曲线做了简单介绍,对于一般位置截平面尚未论述,又无曲线的几何证明。为此,在研究综合一些文献的基础上,对特殊位置截平面和一般位置截平面产生的圆锥交线的形状判断与几何证明进行了讨论。     

锥台形液压锥阀过流面积CFD可视化计算

针对液压插装阀的主阀都采用平底断面,但在计算流量时却采用按完整锥面锥阀导出的过流面积计算公式,从而造成非常大的计算误差、不能准确指导设计的问题,采用CFD流场可视化仿真对锥台形锥阀的出流特性进行了研究。通过分析阀内流场参数分布特征,判断锥阀过流断面位置,提出了转折开口度的概念。得出锥台形锥阀的阀芯在大行程范围移动时过流断面面积变化存在关键的转折点,不同行程范围不同内外流流动状况过流断面位置不同,相对应的面积计算公式也不同。采用新的面积计算公式,可以比较准确地计算锥台形锥阀的过流面积和通过阀的流量。同时,对比内外流流动状况的阀内流场特征,结合确立的过流断面,指出对于锥台形锥阀流动应考虑孔口节流损失和进出阀口局部损失的混合作用,内外流流动时进出阀口局部损失的不同是内外流流量特性不同的根源。     

汽车前围上部总成结构设计

汽车外部造型给购买者及使用者带来视觉上的美感与成就感,但汽车车身内部结构往往不被人关注,车身内部结构在整车中占据着重要的地位,也是必不可少的组成部分。前围上总成是车身系统重要的组成部分之一,车身前围上部总成对保证车身的扭转刚度、改善座舱舒适环境和提高撞车时的安全性等起着重要的作用。以下详细阐述前围上部总成的结构形式、功能、设计注意事项,以及前围上部总成在车身中的作用．并介绍前围上部总成的基本设计过程,     

农机具设计中的计算机绘图研究

根据农机具设计实践经验,从机械工程设计中机件表达方法的难点入手,详细讨论利用AutoCAD辅助设计软件绘制机件基本视图、斜视（斜剖）图、旋转剖视图（旋转视图）的方法及步骤,为机械工程人员利用计算机绘图及教师、学生运用AutoCAD绘图提供参考。     

塑料软管水力特性试验研究

塑料软管被广泛应用于农田低压输水灌溉，但至今其水力特性仍未被充分研究。水力学实验表明，塑料软管是水力光滑管，但与硬质塑料管不同，它柔软而富弹性，只有在一定的内水压强下才能显标准圆形断面。内水压强较小时断面收缩且呈非圆形，内水压强较大时断面胀大。所以其水力特性随内水压强而变化。考虑到这些特点，在水力学实验的基础上提出了塑料软管沿程阻力系数计算公式。     

杆身截面积减小对连杆屈曲的影响

以某非道路四缸高压共轨柴油连杆为研究对象,采用由多体动力学与有限元分析结合的方法,研究了工字型杆身截面积参数变化对连杆整体屈服、疲劳安全系数和屈曲的影响规律。结果表明,杆身截面的宽度和厚度参数变化对连杆疲劳安全系数影响最敏感,其次是屈曲。厚度参数变化对连杆屈曲和疲劳安全系数的灵敏度影响相近。当杆身截面横截面积减少率相同时,厚度方向参数变化对屈曲的影响大于宽度方向参数变化对屈曲的影响。因此,在杆身截面参数选择设计和优化时,不宜过多减小厚度参数,可考虑减少宽度方向参数。     

基于遗传算法的渠道横断面设计

常规的渠道横断面设计,需进行反复试算,且精度不理想。以渠道设计水深作为优化变量,将均匀流公式计算设计流量转化为非线性优化问题的目标函数,设计流速界于不冲不淤流速之间作为约束条件,并用实数编码的遗传算法求解,进行渠道横断面设计,运用结果表明该方法计算精度高,简便可行。     

拨禾指式玉米摘穗机构拨禾区段功能分析

针对拨禾指玉米摘穗机构拨禾指曲线形状对拨禾输送性能的影响,分析了拨禾曲线工作过程在各工作区的功能,提出了横向拨禾α1区、螺旋喂入α2区、摘穗分禾α3区、拨穗α4区4个区域功能区段的作用与要求,初步建立了适合各功能区段要求的拨禾指曲线模型,并对模型进行了试验验证。