[发明专利]一种异型断面试验水槽设计方法及其应用

摘要

本发明公开了一种异型断面试验水槽设计方法及其应用。所述异型断面试验水槽包括下槽和上槽，上槽的下缘与下槽的槽壁上缘相接，下槽的横断面形状为矩形、或半圆形、或三角形，上槽的槽壁为两条轴对称曲线；首先确定水槽的设计水力半径R、下槽宽度b，然后计算得到下槽深度d、水槽宽度B，最后计算得到上槽的槽壁曲线方程。该方法将试验水槽的横截面设计成异型断面，使得试验中过流断面水力半径不随水深(泥深)的改变而改变，起到了控制变量的作用，解决了现有矩形试验水槽过流断面水力半径难以控制的问题，为探究清水水流、高含沙水流和泥石流截面平均流速以及其他运动学参数与过流断面水力半径的关系提供了便利。

主权项

1.一种异型断面试验水槽设计方法，其特征在于：所述异型断面试验水槽(5)包括由槽底和槽壁组成的下槽(1)，以及位于下槽(1)上方的上槽(2)；上槽(2)的下缘与下槽(1)的槽壁上缘相接，下槽(1)的横断面形状为矩形、或半圆形、或三角形，上槽(2)的槽壁为两条轴对称曲线；所述异型断面试验水槽(5)的设计方法步骤如下：(一)根据试验设计，确定异型断面试验水槽(5)的设计水力半径R、单位m；根据试验场地，选定下槽(1)宽度b、单位m，同时满足b>2R；当2R<b<4R，则下槽(1)的横断面形状为矩形，然后将R、b代入公式计算得到下槽(1)深度d、单位m；当b＝4R，则下槽(1)的横断面形状为半圆形，然后将b代入公式d＝b/2，计算得到下槽(1)深度d、单位m；当b>4R，则下槽(1)的横断面形状为三角形，然后将R、b代入公式计算得到下槽(1)深度d、单位m；(二)将步骤(一)中得到的设计水力半径R、下槽(1)宽度b代入公式计算得到待定系数C；(三)将步骤(一)中得到的下槽(1)宽度b代入公式B＝k·b，计算得到水槽宽度B、单位m，式中k为系数、取值为3‑5；(四)通过以下公式计算得到上槽(2)的槽壁曲线方程式中，R—异型断面试验水槽(5)的设计水力半径，单位m，由步骤(一)确定；C—待定系数，由步骤(二)确定；B—水槽宽度，单位m，由步骤(三)确定；b—下槽(1)宽度，单位m，由步骤(一)确定。