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基于跌坎压力自相似分布的明渠水深−流量关系推求 被引量：1
1
作者 李乃稳 黄滟淳 +2 位作者 陈小攀 李龙国 刘超 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期218-227,共10页
明渠流量计量是高效灌溉、合理分配水资源和进行用水有效管理的重要手段。跌水是常见的明渠水流上下游衔接的水利设施。当跌落水流不受跌坎下游水流影响时形成自由跌流,可用于明渠流量的精确计量。受自由跌流影响,跌坎断面水流由缓流向... 明渠流量计量是高效灌溉、合理分配水资源和进行用水有效管理的重要手段。跌水是常见的明渠水流上下游衔接的水利设施。当跌落水流不受跌坎下游水流影响时形成自由跌流,可用于明渠流量的精确计量。受自由跌流影响,跌坎断面水流由缓流向急流转变,压力分布显著偏离静水压力分布规律。而获得跌坎压力分布及其准确描述方程则正是明渠自由跌流流量公式推求的关键,其准确与否决定了利用跌流进行流量计量的精度。本文首先通过模型试验和数值计算对矩形明渠自由跌流的断面压力分布特征进行研究,而后利用理论推导建立了明渠跌流的水深−流量关系公式。研究发现,明渠跌水跌坎断面压力呈典型自相似分布规律,其无量纲压力值分布倾向于一条曲线,压力最大值为0.238he(he为跌坎水深),出现在竖向距跌坎0.209he水深处,并且压力自相似分布规律与明渠流量、渠道底坡和边壁糙率无关。在此基础上,结合幂函数和尾迹函数提出了描述跌坎断面压力分布的函数方程,并给出了最大压力和最大压力位置的计算公式,然后根据动量方程和流量连续方程推求了明渠自由跌流的流量计算公式。最后,对本文和其他研究者提出的流量计算公式采用试验数据进行了对比分析,结果表明:本文提出的流量公式在明渠流量为5~100 L/s,底坡为–0.0112~0.0534、糙率为0.0930~0.0193的研究范围内,具有更高的精度和适用性,计算误差在±5%之内,可适用于该流量、底坡和边壁糙率范围内矩形明渠自由跌流的流量精确计算。本文研究结果对于利用自由跌流进行明渠流量计量提供了理论与技术支撑,具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 明渠 自由跌水 压力分布 水深−流量关系 流量计量
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矩形明渠跌水测流研究现状与进展 被引量：5
2
作者 贾飞 陈小攀 +1 位作者 秦连乐 秦志杰 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2021年第S01期15-20,共6页
矩形明渠的自由跌水可以作为一种简单的流量测流装置,而且不用校正。由于它在工程中具有重要的实际意义,国内外的许多学者对明渠自由跌水测流进行了研究。对国内外明渠自由跌水作为量水装置的研究成果进行了分类综述,介绍了自由跌水的... 矩形明渠的自由跌水可以作为一种简单的流量测流装置,而且不用校正。由于它在工程中具有重要的实际意义,国内外的许多学者对明渠自由跌水测流进行了研究。对国内外明渠自由跌水作为量水装置的研究成果进行了分类综述,介绍了自由跌水的试验研究和理论研究的最新进展,指出了明渠跌水测流研究中存在的主要问题,以及进一步研究的必要性。 展开更多
关键词 自由跌水 明渠流量 测定 水深比
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明渠自由跌水水力特性及其在流量计量上的应用
3
作者 周聪颖 袁磊 +2 位作者 张与馨 邵欣 李乃稳 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第5期106-114,共9页
【目的】明渠跌水作为衔接渠道上下游水流的有效设施,可应用于明渠流量计量,通过简单测量跌坎断面水深即可实现渠道流量的精确计量。为研究明渠自由跌水水力特性及其在流量计上的应用,【方法】采用分析对比法将国内外明渠自由跌水的研... 【目的】明渠跌水作为衔接渠道上下游水流的有效设施,可应用于明渠流量计量,通过简单测量跌坎断面水深即可实现渠道流量的精确计量。为研究明渠自由跌水水力特性及其在流量计上的应用,【方法】采用分析对比法将国内外明渠自由跌水的研究成果进行整理,从自由跌水水力特性、跌水量水试验研究及理论研究3个方面进行了对比分析,【结果】发现明渠自由跌水水力特性的研究多集中在跌坎断面压力分布;明渠跌水量水试验研究集中在he/hc的影响因素(渠道底坡S、糙率n、渠道宽度、渠道断面形式、弗劳德数等),该值可基于能量方程、动量方程、N-S方程及其他数值模拟方法得出。【结论】结果表明:试验中he/hc值在矩形渠道中基本是一个常数,但其他断面形式的渠道中该结论未得到验证;该值与明渠底坡S和糙率n有关,底坡方面的研究主要集中在缓坡(S=0.002 6~0.097 3)渠道,陡坡研究较少而平坡研究更少,糙率n的研究范围在0.009 3~0.045 0,但实际工程中n值变化较大。因此有必要在其他形式渠道上对he/hc值做进一步验证,并在更大范围内研究he/hc值与底坡S和糙率n的关系,这样更有利于明渠跌水量水技术的推广和应用。 展开更多
关键词 自由跌水 水力特性 流量测定 跌坎水深 临界水深 影响因素
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矩形明渠跌水量水试验研究 被引量：3
4
作者 陈小攀 李乃稳 +1 位作者 刘超 李龙国 《四川大学学报（工程科学版）》 CSCD 北大核心 2015年第S1期1-6,共6页
EDR值与明渠的底坡和糙率系数有关。结合工程实际,利用模型试验对渠道底坡和糙率对EDR的影响进行了研究,并同国外的研究成果进行了比较。试验结果表明:随着坡度的增加,EDR逐渐减小;随着糙率的增加,EDR逐渐增大。试验数据资料表现出较好... EDR值与明渠的底坡和糙率系数有关。结合工程实际,利用模型试验对渠道底坡和糙率对EDR的影响进行了研究,并同国外的研究成果进行了比较。试验结果表明:随着坡度的增加,EDR逐渐减小;随着糙率的增加,EDR逐渐增大。试验数据资料表现出较好的相关性,相关系数为0.983 0。根据试验结果并结合国外试验结果,提出了矩形明渠测流的经验公式,流量计算平均相对误差小于1.35%。 展开更多
关键词 矩形明渠 流量测量 自由跌水 试验
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一种估算水平水舌或自由跌水局部冲刷深度的方法 被引量：1
5
作者 Yifan Zheng 方奕 《水电站设计》 1993年第4期85-86,共2页
1 引言在水平水舌或自由跌水作用下,局部冲刷是溢洪道、涵洞出口和泄水闸门等水工建筑物设计中极为重要的参数。因冲刷内部水流和冲刷过程之间的关系难以建立,故目前的研究仍基于开发经验和观测的极限冲刷深度经验公式。 Mason和Arumuga... 1 引言在水平水舌或自由跌水作用下,局部冲刷是溢洪道、涵洞出口和泄水闸门等水工建筑物设计中极为重要的参数。因冲刷内部水流和冲刷过程之间的关系难以建立,故目前的研究仍基于开发经验和观测的极限冲刷深度经验公式。 Mason和Arumugam(1985)总结考查了近60年间提出的31个冲刷深度公式后发现,冲刷深度完全可仅采用单宽流量q和水头差H计算,而勿需作更为复杂的考虑。他们认为,最能令人满意的公式形式为 h=K((q^xH^y)/d^z) (1)式中h——冲刷深度;d——平均粒径;x、y、z、K——系数。然而,这种形式的公式并未包括时间参数。 展开更多
关键词 水平水舌 自由跌水 局部冲刷
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不同底坡矩形明渠跌水流量测算模型试验结果
6
作者 乔丹 谌霞 +1 位作者 马鹏 陈小攀 《粘接》 CAS 2023年第5期156-159,共4页
对跌水测流的研究,主要集中在坡度和糙率对EDR(跌坎水深与临界水深之比)值的影响以及流量计算公式等方面。但也存在一些问题,比如缺乏针对负坡和陡坡渠道跌水的研究等。通过模型试验和数值模拟相结合的方法对不同坡度的矩形明渠自由跌水... 对跌水测流的研究,主要集中在坡度和糙率对EDR(跌坎水深与临界水深之比)值的影响以及流量计算公式等方面。但也存在一些问题,比如缺乏针对负坡和陡坡渠道跌水的研究等。通过模型试验和数值模拟相结合的方法对不同坡度的矩形明渠自由跌水的EDR值以及流量公式进行了研究。结果表明:在明渠糙率n=0.009时,EDR值随着明渠底坡S的增加而减小,并给出了EDR与S及明渠单宽流量q之间的经验公式;EDR值随来流弗劳德数Fr0的增加而呈指数规律减小;通过理论推导给出了EDR与跌坎断面水流弗劳德数Fre之间的关系方程,并利用试验数据和数值计算结果对此关系进行了验证。 展开更多
关键词 矩形明渠 自由跌水 测流 EDR值 模型试验
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基于VOF法的自由跌水水力特性研究 被引量：1
7
作者 尹杨松 《四川水利》 2018年第1期3-6,共4页
自由跌水的上下游水位差导致下游的水流特性与上游存在较大差异,下游回流区的切应力分布和压力分布与河床局部冲刷、河床稳定密切相关,但是较少涉及两者因素的综合影响。然而,切应力的测量难度较大。近年来,数值计算被广泛采用和认可。... 自由跌水的上下游水位差导致下游的水流特性与上游存在较大差异,下游回流区的切应力分布和压力分布与河床局部冲刷、河床稳定密切相关,但是较少涉及两者因素的综合影响。然而,切应力的测量难度较大。近年来,数值计算被广泛采用和认可。因此,基于体积分数法(VOF法)和三维水动力学模型,数值研究了佛汝德数Fr=1.74来流的明渠自由跌水。通过分析切应力和压力分布后可知,最大压力分布区和切应力分布区并未在同一区域,分别位于水流冲击区和冲击区下游,可为相关研究提供借鉴。 展开更多
关键词 自由跌水 VOF法 水力特性 数值模拟
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矩形明渠跌水压力分布特性数值模拟研究
8
作者 乔丹 《科技视界》 2022年第20期69-71,共3页
在矩形明渠中,自由跌水可作为其流量计量设施。推求明渠跌水流量理论计算方法的关键在于解决跌坎处压力分布非静压分布规律的难题。文章借助紊流数值模拟来获得自由跌水复杂流态下的跌坎处压力分布特性,计算结果表明,跌坎边缘处的压力... 在矩形明渠中,自由跌水可作为其流量计量设施。推求明渠跌水流量理论计算方法的关键在于解决跌坎处压力分布非静压分布规律的难题。文章借助紊流数值模拟来获得自由跌水复杂流态下的跌坎处压力分布特性,计算结果表明,跌坎边缘处的压力分布近似于抛物线型,该断面的平均压力值小于静水压力分布的平均压力;在距离跌坎一定距离后,压力的垂向分布近似直线分布。此研究为明渠跌水测流水力计算提供了基础。 展开更多
关键词 矩形明渠 自由跌水 数值模拟 压力分布 测流■
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某铸造车间屋面长天沟大雨水斗设计探讨 被引量：1
9
作者 黄波 肖睿书 赵宇 《中国建筑金属结构》 2014年第8期82-84,共3页
本文介绍了广西某铸造车间屋面长天沟终端自由跌水排除屋面雨水达到5年的成功经验,可供设计准压力流屋面雨水排水系统的参考。
关键词 铸造车间 长天沟终端自由跌水 排除屋面雨水 准压力流系统
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采用等位函数法求解自由液面流场
10
作者 彭荣强 《西华大学学报（自然科学版）》 CAS 2006年第5期77-78,85,共3页
文章采用等位函数法求解二维自由液面流动问题。通过导出压力方程,使得连续方程式能自动满足。当压力解出后,即可由运动方程式求解出速度场并以自由跌水流进行了验证。数值结果表明:对于破碎或合并界面的捕捉良好。
关键词 等位函数法 POISSON方程 Adams-Bashforth法 自由跌水流
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