考虑滩地植被的复式断面河道水流的二维解析解

针对滩地植被化的复式断面河道的水流特性,从沿水深积分的紊流时均运动微分方程出发,基于恒定均匀流的假设,给出了植被作用下河道水流水深平均流速沿横向分布的二维解析解.其中,将植被对水流的影响归结为拖曳力项,在模型中计及了二次流的影响,并对二次流强度系数K的取值进行了初步探讨.分别对顺直河道横断面和蜿蜒河道的顶点断面进行了计算,计算结果与试验资料符合良好,表明给出的二维解析解可用于植被作用下复式断面河道水流水深平均流速沿横向分布的数值预报.     

部分植被化矩形河槽紊流时均流速分布分析解

研究了部分植被化矩形河槽紊流的水深平均流速分布．植被被视为不可移动的刚性多孔介质,植被对水流的阻力以多孔介质理论加以考虑,并综合考虑部分植被存在时矩形河槽紊动水流二次流的作用,建立了紊流动量方程．针对恒定均匀流的特点,对动量方程进行了简化,沿水深方向积分并引入参考量,形成无量纲形式的基于多孔介质理论紊动水流控制方程,进而对其求解给出了水深平均纵向时均流速分布的分析解．研究表明,在不同水流条件下的二次流强度系数具有相同的数量级．为验证分析解的正确性,在实验室采用MicoADV测量了部分植被化矩形河槽水流的流速分布．数值解与实验资料和日本学者的相关实验资料的对比表明,该方法可以准确预测部分植被化矩形河槽紊流水流的水深平均流速分布．     

漫滩水流二次流项系数研究

基于SKM方法,引入二次流项系数,给出了漫滩水流水深平均流速沿横向分布的二维解析解．文中对SERC-FCF的系列试验进行了模拟,计算结果与实测资料吻合较好．在此基础上,进一步研究了复式河道断面形态对二次流项系数的影响,并分析了造成各种影响的原因．计算结果表明,二次流项系数的大小与断面形态有关,而其正负号与二次流的方向有关,这为二次流项系数的选取提供了参考依据．     

小角度斜向入流条件下复式断面明渠流速重分布线性理论

自然界中复式河道的来流方向常受径流量、滩槽形态影响,往往与主槽存在小幅度夹角,使得目前基于顺直河道假定的漫滩水流大量的理论成果难以适用.为研究斜向入流影响,采用平面二维浅水方程描述沿程均匀的复式断面明渠水流运动,选取斜向角度作为小参数,运用摄动法推导了小角度(θ20°)斜向入流条件下复式河道流速分布的线性解析解,并利用数值模拟结果进行验证,流速分布吻合较好.理论分析结果表明,斜向来流时由于出现垂直于河道方向流速分量,使得顺河道方向流速沿河宽分布偏离正向来流情况下的对称形态而重新分布,入流侧流速减小而对岸流速增大;在斜向角度θ=13°且滩槽水深比为3∶8的情况下,偏离幅度可达21.8%,该幅度随滩槽水深比的减小而增大.该文针对斜向来流对流速分布的修正将为进一步研究复式河道泥沙运动和河流演变提供更为准确的水动力条件.     

基于掺长理论的淹没柔性植被水流流速分布研究

采用Pvc薄片对柔性植被进行了模拟,并用三维Micro ADV对淹没柔性植被恒定水流进行了实验测量,获得了水流纵向流速和Reynolds切应力的分布.实验结果表明,淹没柔性植被水流植被层和非植被层的水力特性有显著不同.在非植被层,Reynolds应力为直线分布,而时均流速则符合经典的对数律分布.基于新"河床"的概念,首次提出用河道压缩参数来表示植被对水流的影响,并合理假设了一个新的混合长度公式,由此得到的时均流速公式相比前人的成果有所需参数少、计算简单及实用性强等优点.     

梯形复式断面均匀流水力计算

对由主槽、斜边坡以及边滩三部分组成的梯形复式断面渠道均匀流的水力计算进行了研究,采用表观切应力表示各子断面间的横向动量交换,结合各部分力的平衡关系式,推导出了主槽、斜边坡和边滩平均流速的计算公式．采用UK-FCF的实验数据对公式进行了验证,滩槽相对水深为0.057~0.4的7组工况计算值与实测值的比较表明,不考虑表观切应力的计算值与实测值的一致性都较差．比较而言,斜边坡部分平均流速在水深较小时计算值大于实测值,在水深较大时计算值小于或接近实测值,表观切应力对边滩部分平均流速的影响不明显,而主槽部分若不考虑表观切应力的影响,则计算值与实测值差别较大．运用三段式模型与刘沛清等提出的两段式模型分别进行了有边坡梯形断面复式渠道的水力计算,结果表明对于有边坡段的梯形断面渠道（河道）,三段式模型更加有效．最后,将计算的表观切应力与实测表观切应力进行了比较,两者的一致性表明采用的动量输运系数是合适的．     

宽翼缘组合梁结构剪滞效应计算分析与试验研究

剪滞效应将导致钢-混凝土组合梁翼缘板纵向正应力沿翼板宽度方向分布不均,从而产生不利的横向裂缝.因此,有必要深入研究剪滞效应对宽翼缘组合梁结构的作用机理,以便加以防范.根据组合翼板微元的变形协调条件和平衡微分方程,建立了薄壁双箱组合梁翼板横截面法向应力微分方程.在考虑两端简支的边界条件下,利用解析解法求得其解析应力解.最后给出算例,通过与室内试验结果进行比较,表明该文方法具有较好的精度和实用性.     

横观各向同性多孔超弹性矩形板的单向拉伸

利用横观各向同性超弹性材料的广义neo-Hookean应变能函数研究了含有多个微孔的超弹性矩形板在单向拉伸作用下的有限变形和受力分析.给出了含有某种对称性分布的多个微孔的矩形板的变形模式,通过求解该变形模式满足的微分方程,将它用两个参数表示出来.可应用最小势能原理导出变分近似解,从而得到矩形板的变形和应力分布的解析解.分析了板中微孔的增长及微孔边缘应力的分布情况,讨论了板的各向异性程度及微孔的大小和孔间距离的影响,得到了单个、三个及五个微孔板中微孔的增长变形和孔边应力分布的一些基本规律规律,并进行了相互比较.     

任意变系数微分方程的精确解析法

工程中的许多问题归结为求解任意变系数微分方程的解.本文首次提出精确解析法,用以求解任意变系数微分方程在任意边界条件下的解.文中还给出精确解析法的一般计算格式,得到了一致收敛于精确解及其任意阶导数的解析表达式,并给出收敛性证明.文末给出四个算例,均得到较好的结果,证明了本文理论的正确性.     

基于切比雪夫小波基与年龄相关种群模型的数值解

基于切比雪夫小波基给出与年龄相关种群模型的数值解.利用切比雪夫小波基的性质使得所求偏微分方程转化为矩阵方程,从而简化了数值解的求解过程.最后通过数值例子验证其理论结果.