逐步法

【逐步法】基础信息( 英文,繁体)

词语
英文 step method
繁体 逐步法

【逐步法】是什么意思

在处理不均匀明渠定量流问题时,水利工程师常须沿着河道推算水深之变化。此种问题就是运动方程式之积分问题,如: 式中,E为比能量;S0为河床坡度;Sf为摩擦坡度;F为福禄得数;x,y为沿河流渠道之距离与水深。上式通常不能有显式解,而必须寻找一个数值积分法求解。逐步法即针对此种数值解法之步骤。以下即概述几种逐步法之步骤。解不均匀流方程式的所有数值法有一个共同点,就是计算一定要从控制点开始而向有效控制之方向进行。方法可归纳为两大类:适于均匀渠道与适于不均匀渠道。1.均匀渠道:(1)由水深计算距离:将式(1)写成有限差分式: 其中,v为流速;R为水力半径;C为蔡希阻力系数。当渠道有均匀坡度与断面,即除△x外,所有(3)式中的因数均为水深y之函数而已。若取一系列之y值,则相对应的E,v,C与R各值即可求得。因此,各两相邻y值间之△x得以计算。计算过程是显式而无需用试误法。(2)由距离计算水深:取一系列之△x值,计算其相对应之y值。因为在(1)式与(2)式中许多因素隐含有y变数,故试误法或图解法式必须的途径。例如,由(1)式 为y与△x之函数。对固定之O与△x值,可绘成U对y之关系,然后使用此关系可计算水位纵剖面图。假使计算由断面2(已知)向断面1(未知)进行,(4)式可重新排整,而又可绘成相似于U对y样的关系。计算可由此实行,但朝反方向进行。2.不规则渠道:(1)单一渠道:为求解天然河道之水位纵剖面时,计算顺序是由x值算出y值,因此使用试误法式难免的。直接尝试法(straight trial process)是一种最常用的方法,其构成步骤如下:对一已知流量,水位在断面1为已知,而水位在相邻面2为所要求算者。此二断面之几何形状均为已知,即是A,P等值可直接求得,曼宁n亦为已知。先取未知水位Z2之尝试值,由此计算A2、v2、v22/2g及然后总能量H2。另一方面,摩擦坡度Sf2=v22/C22R2亦可算出,而由其平均值(Sf1+Sf2)可求得总能量差H2-H1,依次在算得H2值。此H2值可与先前所得之H2比较,如果有大的差异则重复以上步骤以至差异减少到容许范围内。(2)分流渠道:此种渠道其断面形依不同河况可分为不同部分。不同部分有不同的流速水头,以致很难以明确的决定总水头之位置。一种务实的解决办法是应用能量系数α,将总水头定位于水面高程加上流速水头αvm2/2g使用输水系数K,可由下式求得α: 式中,下标i为断面上不同部分之指标。每一部份断面几何参数值A(Z)与P(Z)均假设为已知或可求得。如前述的两种H2之值即可求解,两解值经过比较,如有需要再重复计算至满足为止。此段△x算完后移至次一段△x。依此类推,这就是分流渠道之逐步法。

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