06堰流過(guò)流能力的計(jì)算

專(zhuān)題6.堰流過(guò)流能力的計(jì)算堰流過(guò)流能力計(jì)算的特點(diǎn)是計(jì)算參數(shù)較多，且很多參數(shù)的確定需要借助于查圖或查表，甚至有些參數(shù)如堰上總水頭H的確定等需要迭代。0堰流的基本計(jì)算公式Q ￡mb*2gH2 (6-1)s 0式中：Q為過(guò)堰流量，m3s；b為淹沒(méi)系數(shù)，當(dāng)自由出流時(shí)，取值為1；￡為側(cè)收縮系數(shù)，當(dāng)s有側(cè)收縮時(shí)，￡<1，無(wú)側(cè)收縮時(shí)，￡=1；H為堰上總水頭，m。0【工程任務(wù)】如圖6.1所示，某直角進(jìn)口堰，堰頂厚度§=5m，堰寬與上游矩形渠道寬度相同，b=1.28m,求過(guò)堰流量。1717分析與計(jì)算】1)判別堰型§_5

§_5

H_0.85_5.88所以該堰為寬頂堰。2)確定系數(shù)B_b所以￡_1P_0.5H_085_P_0.5H_085_0.59<3所以m_0.32+0.013上H_0.3466P0.46+0.75hhhh一P—qs=t2=0.73<0.80所以b=1HHH s03)第一次近似計(jì)算流量設(shè)H=H=0.85m01Q=mb：2gH32=0.3466x1.28x4.43x0.8532=1.54m3/s1 ? 01(4)第二次近似計(jì)算流量v2 Q2 1.542H=H+十=H+-^=0.85+ =0.89m02 2g 2gA2 19.6x(1.28x1.35)20Q=mb、：2gH32=0.3466x1.28x4.43x0.8932=1.65m3/s2 025)第三次近似計(jì)算流量v2 Q2 1.542H=H+-92=H+-^=0.85+ =0.90m03 2g 2gA2 19.6x(1.28x1.35)20Q=mb.；2gH32=0.3466x1.28x4.43x0.9032=1.68m3/s3 03Q-Q1.68Q-Q1.68-1.653 2Q31.686）驗(yàn)證出流形式=1.79%符合要求。hh一P—=t2=0.689<0.8HH03 03仍為自由出流。所以所求流量為1.68m3/s。Excel迭代計(jì)算】以上對(duì)流量的迭代計(jì)算過(guò)程較繁瑣，需重復(fù)多次使用流量公式，使用Excel計(jì)算軟件進(jìn)行迭代，可大大加快計(jì)算速度。Excel編程的步驟：（1）列清已知條件根據(jù)題目的條件，列清迭代的已知條件。在A2?F2單元格中列清項(xiàng)目名稱(chēng)，主要包括淹沒(méi)系數(shù)b、側(cè)收縮系數(shù)&、流量系數(shù)m、堰頂寬度b、堰高P、堰上水頭H等，在A3?F3單元格中s1

分別填寫(xiě)參數(shù)的值。(2)編寫(xiě)計(jì)算程序根據(jù)迭代的過(guò)程，分別編寫(xiě)迭代需要的公式。具體形式見(jiàn)表6.1.表6.1寬頂堰流過(guò)流能力Excel迭代計(jì)算表1ABCDEF2已知條件3淹沒(méi)系數(shù)。s側(cè)收縮系數(shù)&流量系數(shù)m堰頂寬度b(m)堰高P](m)堰上水頭H(m)4110.34661.280.50.855迭代過(guò)程6迭代次數(shù)堰上總水頭H0(m)過(guò)堰流量Q(m3/s)流速v0(m/s)是否完成迭代(相對(duì)誤差<0.01)710.8501.5390.891820.8901.6500.955否930.8971.6670.965否1040.8981.6700.966是在A6?D9的區(qū)域是主要的迭代過(guò)程，E7?E9是主要判斷迭代是否完成，判斷精度為相對(duì)誤差Q—Q小于1%,即《Q，Xi。。％<1%，當(dāng)后一次流量與前一次流量的相對(duì)誤差小于1%時(shí)，即停止i迭代。本迭代計(jì)算的Excel公式如表6.2。表6.2堰流過(guò)流能力Excel迭代公式序號(hào)名稱(chēng)Excel公式Excel公式編寫(xiě)說(shuō)明水力計(jì)算公式1過(guò)堰流量Q(m3/s)C6=$A$3*$B$3*$C$3*$D$3*SQRT(2*9.8)*B6A(3/2)第1次迭代Q=Q￡mby/lgH2s 02行進(jìn)流速v0(m/s)D6=C6/($D$3*($E$3+$F$3))第1次迭代v=Q0A3過(guò)堰流量Q(m3/s)C7=$A$3*$B$3*$C$3*$D$3*SQRT(2*9.8)*B7A(3/2)第2次迭代Q=Q￡mb\f2gH2s 04行進(jìn)流速v0(m/s)D7=C7/($D$3*($E$3+$F$3))第2次迭代v=Q0AE7=IF((C7-C6)/C6<0.01,"是","否")使用Excel迭代堰流的過(guò)流能力，提高了計(jì)算速度，減少了計(jì)算量。編寫(xiě)計(jì)算程序時(shí)需要注意的問(wèn)題】正確使用常用的計(jì)算函數(shù)。表示加“+”，減“一”，乘“*”，除“/”，開(kāi)平方“sqrt（）”，幕函數(shù)“a%”（即a的b次幕）等的函數(shù)，都要嚴(yán)格符合Excel計(jì)算程序的要求。否則，錯(cuò)一個(gè)符號(hào),都可能導(dǎo)致計(jì)算的錯(cuò)誤。尤其需要注意的是，乘號(hào)“*”在任何時(shí)候都不能省略。思路要清晰，“（）”要對(duì)稱(chēng)。在Excel計(jì)算程序中，需用括號(hào)之處一律用小括號(hào)，沒(méi)有中括號(hào)和大括號(hào)的使用。在編寫(xiě)時(shí)，務(wù)必保證“（）”的左右對(duì)稱(chēng)，使用得當(dāng)。合理布置表格結(jié)構(gòu)。在編寫(xiě)程序前，應(yīng)在工作薄中合理布置“已知條件”和“計(jì)算程序”的位置，一般條件下，將已知的參數(shù)“已知條件”集中放在一個(gè)區(qū)域，將計(jì)算的過(guò)程集中放在一個(gè)區(qū)域，計(jì)算過(guò)程按試算思路的順序進(jìn)行。絕對(duì)單元格的的引用?！耙阎獥l件”中的部分?jǐn)?shù)據(jù)，在“計(jì)算過(guò)程”的每一個(gè)試算過(guò)程都要用到，如n、i、m、b等參數(shù)。對(duì)這些參數(shù)，應(yīng)進(jìn)行絕對(duì)化單元格，才能保證在下拉時(shí)這些單元格參與到每個(gè)試算