Excel水力计算展示——堰流过流能力计算设计

1、Excel水力计算展示之专题6. 堰流过流能力的计算堰流过流能力计算的特点是计算参数较多，且很多参数的确定需要借助于查图或查表，甚至有些参数如堰上总水头的确定等需要迭代。堰流的基本计算公式 （6-1）式中：为过堰流量，m3/s；为淹没系数，当自由出流时，取值为1；为侧收缩系数，当有侧收缩时，无侧收缩时，；为堰上总水头，m。【工程任务】如图6.1所示，某直角进口堰，堰顶厚度=5m，堰宽与上游矩形渠道宽度相同，=1.28m，求过堰流量。P1=0.5mH=0.85mht=1.12m图6.1 堰流示意图【分析与计算】（1）判别堰型 所以该堰为宽顶堰。（2）确定系数 所以 所以 所以（3）第一次近似计算

2、流量设mm3/s（4）第二次近似计算流量m m3/s（5）第三次近似计算流量mm3/s 符合要求。（6）验证出流形式仍为自由出流。所以所求流量为 m3/s。【Excel迭代计算】以上对流量的迭代计算过程较繁琐，需重复多次使用流量公式，使用Excel计算软件进行迭代，可大大加快计算速度。Excel编程的步骤：（1）列清已知条件根据题目的条件，列清迭代的已知条件。在A2F2单元格中列清项目名称，主要包括淹没系数、侧收缩系数、流量系数、堰顶宽度、堰高、堰上水头等，在A3F3单元格中分别填写参数的值。（2）编写计算程序根据迭代的过程，分别编写迭代需要的公式。具体形式见表6.1.表6.1 宽顶堰流过流能

3、力Excel迭代计算表1ABCDEF2已知条件3淹没系数s侧收缩系数流量系数m堰顶宽度b（m）堰高P1(m)堰上水头H(m)4110.34661.280.50.855迭代过程6迭代次数堰上总水头H0（m）过堰流量Q（m3/s）流速v0（m/s）是否完成迭代（相对误差<0.01）710.850 1.539 0.891 820.890 1.650 0.955 否930.897 1.667 0.965 否1040.898 1.670 0.966 是在A6D9的区域是主要的迭代过程，E7E9是主要判断迭代是否完成，判断精度为相对误差小于1%，即，当后一次流量与前一次流量的相对误差小于1%时，即停

4、止迭代。本迭代计算的Excel公式如表6.2。表6.2 堰流过流能力Excel迭代公式序号名称Excel公式Excel公式编写说明水力计算公式1过堰流量Q（m3/s）C6=$A$3*$B$3*$C$3*$D$3*SQRT(2*9.8)*B6(3/2)第1次迭代2行进流速v0（m/s）D6=C6/($D$3*($E$3+$F$3)第1次迭代3过堰流量Q（m3/s）C7=$A$3*$B$3*$C$3*$D$3*SQRT(2*9.8)*B7(3/2)第2次迭代4行进流速v0（m/s）D7=C7/($D$3*($E$3+$F$3)第2次迭代5判断迭代精度E7=IF(C7-C6)/C6<0.01,

5、"是","否")第2次迭代使用Excel迭代堰流的过流能力，提高了计算速度，减少了计算量。【编写计算程序时需要注意的问题】正确使用常用的计算函数。表示加“+”，减“ ”，乘“ *”，除“ /”，开平方“sqrt( )”，幂函数“ab”(即a的b次幂)等的函数，都要严格符合Excel计算程序的要求。否则，错一个符号，都可能导致计算的错误。尤其需要注意的是，乘号“*”在任何时候都不能省略。思路要清晰，“（）”要对称。在Excel计算程序中，需用括号之处一律用小括号，没有中括号和大括号的使用。在编写时，务必保证“（）”的左右对称，使用得当。合理布置表格结构。在编写程序前，应在工作薄中合理布置“已知条件”和“计算程序”的位置，一般条件下，将已知的参数“已知条件”集中放在一个区域，将计算的过程集中放在一个区域，计算过程按试算思路的顺序进行。绝对单元格的的引用。“已知条件”中的部分数据，在“计算过程”的每一个试算过程都要用到，如n、i、m、b等参数。对这些参数，应进行绝对化单元格，才能保证在下拉时这些单元格参与到每个试算过程的计算。绝对化单元格的符号“$”，如“$B$4”。【参考文献】1罗全胜