矩形平底明渠水跃长度公式的分析与应用

【目的】研究矩形平底明渠水跃长度和旋滚长度的分类及其计算方法。【方法】收集了国内外43个水跃长度计算公式,在前人对水跃长度和旋滚长度研究的基础上,按其计算参数(跃后水深、跃前和跃后水深、跃前断面的弗劳德数与跃前或跃后水深以及其他表示方法)对这些公式进行分类,根据模型试验资料提出了计算水跃长度和旋滚长度的新公式。【结果】43个公式中,有12个公式适宜于计算水跃长度,有3个公式适宜于计算旋滚长度,其他大多数公式的计算结果介于水跃长度和旋滚长度之间,有1个公式与试验结果相反;提出的新公式与试验资料吻合较好。【结论】明确了水跃长度与旋滚长度的关系,推荐了4个适应弗劳德数范围大、精度较高的公式。提出了计算水跃长度和旋滚长度的新公式。新公式综合考虑了跃前跃后断面水深和跃前断面弗劳德数的影响,适应的弗劳德数范围大,精度高。     

弹簧板式明渠测流装置的水力特性

为提高灌区精准量水技术,设计了一种基于弹簧形变量与渠道过水断面瞬时流量之间关系的明渠测流装置.该装置的模型试验在矩形渠道中,选定流量范围为20~85 m³/h,共在14个流量工况下进行.结合理论分析及数值模拟对该装置的流量公式、测流精度、水头损失等量测特性进行分析.研究结果表明:渠道过水断面瞬时流量Q同形变量d与参数C₁之和呈5/6次方关系,在量测板板宽为30,40,50,60 mm时Q与d+C₁的5/6次方的线性相关性良好;拟合得到弹簧板式测流装置的流量公式,公式计算流量和试验时的实测流量相吻合,最大相对误差为4.56%,其中板宽40 mm时的最大相对误差为1.43%;量测板上游水位的模拟值和实测值最大相对误差为4.54%,模拟结果与实测结果吻合;量测板产生的水头损失随着板宽的增加而增加,在板宽小于40 mm时,水头损失占比总水头均小于10%.研究成果为弹簧板式测流装置在灌区的应用提供了理论依据.     

矩形渠道分水口水力性能试验研究

为了研究矩形渠道含堰坎分水口水力性能,对不同渠宽比下的分水口进行了试验研究,试验选取了5种流量,每个来流量下通过调节下游水深获得不同分流比,总共75组试验,测量了分水口附近的水深等水力因素,获得了分水口附近的水面变化曲线,分析了影响分流比的因素,根据堰流公式,拟合了各渠宽比下流量系数与相对堰上水头之间的关系式.结果表明:分水口处的水面变化在不同流量下变化规律大致相同,随距分水口距离的不同,水面变化也不同;同一渠宽比、流量下,分流比与相对堰上水头呈线性关系,随相对堰上水头的增加而增加,随主渠道上下游傅汝德数的增加而减小;拟合得到的流量系数计算公式精度较高,相关系数大于0.9,满足测流精度要求.该研究对分水口处水力性能进行了初步的研究,以期为灌区量水提供参考依据.     

基于改进粒子群算法的木材板材下料方法

木材板材在家具行业应用广泛,以绿色环保、节约能源为目的的木材板材优化下料已经成为研究的热点。木材板材下料优化问题属于二维矩形下料问题,是一种具有高度计算复杂性的问题。本研究主要针对单规格木材板材进行矩形零件下料问题,在木材板材长和宽都大于零件长和宽的情况下,通过建立二维下料的数学模型,采用标准粒子群算法、变邻域搜索算法、粒子群混合变邻域搜索算法分别进行求解,并以某企业的下料实例进行分析计算。首先,利用标准粒子群算法求解单规格板材下料问题;其次,利用变邻域搜索算法求解单规格板材下料问题。在获得局部最优解的基础上改变其邻域结构再进行局部搜索,找到另一个局部最优解,如此不断迭代,直到满足算法的终止条件,获得全局最优解;最后,利用粒子群变邻域搜索混合算法求解单规格板材下料问题。针对粒子群算法局部搜索能力较差、容易过早收敛的问题和具有较好包容性的特点,将变邻域搜索的思想融入粒子群算法中,使结果更加趋向全局最优。结果表明：粒子群变邻域搜索混合算法相比粒子群算法和变邻域算法效率都有显著提升,能显著提高该木材板材的利用率,增加企业经济效益。     

基于FLOW-3D的薄壁堰泄流能力三维数值模拟

验证数值模拟技术对矩形薄壁堰泄流能力的模拟准确度,基于FLOW-3D软件,采用三维湍流模型、TruVOF法自由面捕捉技术,对整个流场进行数值模拟计算,得到整个流场的流态分布图、泄流量、 自由水面等水力参数.将模拟结果与实测值及计算公式进行对比,发现吻合较好,说明所选数值模型能够准确模拟矩形薄壁堰的流场特性,可以为相关水...     

扭矩式明渠测流方法的研究

针对北方灌区斗、农渠数量多、底坡缓且灌溉水流泥沙多的现状，提出了一种扭矩式明渠测流方法。为了探索在矩形明渠水流冲击作用下测流圆杆对固定点的扭矩、水深与流量之间的理论关系，应用圆柱绕流原理对圆杆测流模型进行理论分析，并结合流速面积法，得出扭矩、水深与流量之间的半经验关系式，并在室内矩形明渠中进行标定。试验结果表明，扭矩式明渠测流方法具有较高的测流精度，计算流量与实测流量之间平均相对误差为1.212%，最大相对误差为3.18%，相对误差均小于5%，满足灌区量水要求。该测流方法水头损失小、成本低廉，测流精度较高，为灌区量水提供一种新的测流方法。     

纵轴流复脱分离装置设计与试

为了研究切流与纵轴流组合式脱粒分离装置的作业性能,在纵轴流脱粒分离清选试验台上,对钉齿滚筒、矩形齿滚筒和钉齿-短纹杆板齿组合式滚筒进行了台架试验,比较其夹带损失率、未脱净率、脱出物轴向分布规律、含杂率和功耗.试验结果表明,3种复脱滚筒在脱粒小麦时夹带损失率小,脱净率高;相对钉齿滚筒及矩形齿滚筒而言,钉齿-短纹杆板齿组合式滚筒脱出物轴向分布均匀,含杂率和功耗较低.     

基于CFD仿真的异型薄壁堰水力特性与改造路径研究

21世纪以来，截流系统在我国城市河湖水质污染控制中得到了广泛应用；受城市土地资源紧缺的影响，异形结构的溢流装置亦大量存在。一方面，溢流装置的出流效率及其对雨水排放的影响并没有得到足够的重视；另一方面，城市水文监测设施的匮乏，也给这些影响的量化带来了技术障碍。以南昌市青山湖溢流装置为例，同时构建了异型结构薄壁堰的物理模型与数值模型，分析了溢流堰的流态与过流效率，并针对存在的问题提出可行的改造方案。主要结果：(1)原装置出流效率差，溢流堰在自由出流方式下的总体过流能力弱，流量系数为0.301，较相同工况下的标准薄壁堰的流量系数0.418低28%；过渡段内，“漩涡”、脱壁、顶部“空气腔”等现象都比较严重，流态问题突出。(2)改造方案中，“闸代堰”的甲、乙方案过流能力得到提升，设计工况下的流量较原方案分别提升了24%、19%，且出流效率大幅提高，单宽流量提升了719%、683%；“闸堰结合”方案在改善过流能力的同时还保留了堰流控制管理的便利性。同时采用物理模型和CFD数值模拟的方法，既能解决城市溢流堰的数值模型率定与验证困难，又可在数值仿真实验中完成溢流堰的问题诊断与改造方案的比选，为城市排水...     

计算机辅助矩形板类零件优化下料工艺设计

针对矩形板类零件的下料工艺，将二维搜索算法、最优化理论与计算机技术相结合，研究了计算机辅助优化下料工艺设计原理，并提出了零件配套和优化下料图生成的计算机处理方法。