灌區(qū)量水技術是實現(xiàn)灌區(qū)水資源優(yōu)化配置和現(xiàn)代化農業(yè)用水管理的基本手段。我國北方灌區(qū)地勢平緩,灌溉水流泥沙含量大,已有量水設施容易造成泥沙淤積,因此研究不宜淤堵、測流精度高的新型量水設施,對提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平具有重要的價值。可繞軸轉動的懸垂平板是基于動量守恒原理設計的一種新型量水設施,具有平板偏轉角與流量關系穩(wěn)定、測流時泥沙可順利通過、不淤積、構造簡單等特點,適宜于地勢平緩、水流泥沙含量大的渠道流量測量。本研究通過理論分析、原型試驗和數(shù)值模擬對新型量水平板的測流原理、流量計算模型進行了系統(tǒng)研究。主要研究內容及結論如下:（1）從繞流現(xiàn)象出發(fā),提出基于力矩平衡和動量守恒定理的流量計算模型,將平板所受升力看作靜水壓力豎直分力,提出2種壓力體假設;根據板后水流流態(tài)與完全淹沒出流流態(tài)下水流流態(tài)相似,提出基于閘孔出流理論的流量計算模型。（2）參考量水槽及灌區(qū)渠道設計,為使水流繞經平板時流態(tài)更加平穩(wěn),設計不同體型的量水平板;在U形渠道及矩形渠道上進行物理原型試驗,分析得到不同體型平板不同流量、底坡及淹沒度下的水面線、傅汝德數(shù)沿程變化規(guī)律�；贔LOW-3D軟件對量水平板測流水流流動進行模擬,除個別工... 

【文章來源】：西北農林科技大學陜西省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 灌區(qū)常用量水設施
        1.2.2 平板繞流研究現(xiàn)狀
        1.2.3 閘孔出流流量計算模型研究現(xiàn)狀
        1.2.4 量水平板研究現(xiàn)狀
        1.2.5 存在問題
    1.3 研究內容
    1.4 技術路線
第二章 量水平板流量計算模型及試驗設計
    2.1 量水平板體型設計
    2.2 量水平板流量計算模型分析
        2.2.1 基于力矩平衡與動量方程的流量計算模型
        2.2.2 基于閘孔出流理論的流量計算模型
    2.3 量水平板裝置水力性能試驗設計
        2.3.1 試驗系統(tǒng)布置
        2.3.2 試驗方法及步驟
    2.4 量水平板裝置水力性能數(shù)值模擬
        2.4.1 模型建立
        2.4.2 數(shù)學模型
        2.4.3 網格劃分及邊界條件
第三章 U形渠道量水平板水力性能研究
    3.1 U形渠道量水平板水力性能試驗
        3.1.1 水面線
        3.1.2 流態(tài)轉變
        3.1.3 水頭損失
    3.2 U形渠道量水平板水力性能數(shù)值模擬
        3.2.1 數(shù)值模擬的可靠性驗證
        3.2.2 U形量水平板測流數(shù)值模擬結果分析
    3.3 小結
第四章 矩形渠道量水平板水力性能研究
    4.1 矩形渠道量水平板水力性能試驗
        4.1.1 水面線及沿程傅汝德數(shù)
        4.1.2 水頭損失
    4.2 矩形量水平板測流數(shù)值模擬
        4.2.1 傅汝德數(shù)變化規(guī)律
        4.2.2 斷面時均流速變化
        4.2.3 紊動能分布
    4.3 小結
第五章 量水平板流量模型驗證
    5.1 流量-量水平板偏轉角關系
    5.2 流量模型驗證及其精度
        5.2.1 基于力矩平衡與動量方程的流量計算模型驗證
        5.2.2 基于閘孔出流理論的流量計算模型驗證
    5.3 模型選擇及板型優(yōu)選
    5.4 小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
個人簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]光滑矩形明渠二次流特性研究[J]. 景思雨,楊文俊,陳越.  水力發(fā)電學報. 2020(01)
[2]基于懸垂平板偏轉角的明渠流量估算模型及驗證[J]. 王文娥,張維樂,胡笑濤,謝祥薇,杜村,何君巖,徐茹.  農業(yè)工程學報. 2019(19)
[3]灌區(qū)水量計量的方法與應用[J]. 劉鴻濤,于明舟,龍昱帆,趙瑞娟,屈忠義.  東北水利水電. 2019(09)
[4]U形渠道量水平板水力性能試驗研究[J]. 王文娥,張維樂,胡笑濤.  農業(yè)工程學報. 2019(13)
[5]U形渠道便攜式板柱結合型量水槽水力性能研究[J]. 王玉寶,楊娟,李鑫,王文娥,何武全.  農業(yè)機械學報. 2019(06)
[6]有限流動水域浮體結構對水流結構的影響[J]. 崔貞,顧曉峰,傅宗甫,江文.  河海大學學報(自然科學版). 2019(02)
[7]基于FLOW-3D的U型渠道板式流量測量裝置有限元分析[J]. 楊崢.  廣東水利水電. 2018(12)
[8]浮體結構對下游水流結構影響[J]. 崔貞,傅宗甫,顧曉峰,王珊,倪英薦.  河海大學學報(自然科學版). 2018(05)
[9]矩形渠道分水口分流規(guī)律及影響因素[J]. 劉海強,王文娥,胡笑濤,薛城.  中國農業(yè)大學學報. 2018(09)
[10]基于流態(tài)辨識的弧形閘門過流計算[J]. 郭永鑫,汪易森,郭新蕾,胡瑋,朱銳.  水利學報. 2018(08)

博士論文
[1]山西省標準化U型渠道流量量測裝置測流性能及水力特性研究[D]. 王軍.太原理工大學 2018
[2]有限長平板分離再附流動非定常特性的PIV實驗研究[D]. 張青山.上海交通大學 2015

碩士論文
[1]擺桿參數(shù)對擺桿式明渠測流裝置測流精度影響的仿真模擬[D]. 石先德.太原理工大學 2019
[2]小流量土渠簡易長喉道量水槽水力性能研究[D]. 薛城.西北農林科技大學 2019
[3]矩形渠道分水口水力性能及影響因素研究[D]. 劉海強.西北農林科技大學 2019
[4]D50U型渠道板柱復合式流量量測裝置測流性能及水力特性試驗研究[D]. 郭志華.太原理工大學 2018
[5]江蘇省洪金灌區(qū)分級量水方案和水費征收制度探討[D]. 周璐.揚州大學 2018
[6]弧底梯形短喉道量水槽水力性能數(shù)值模擬[D]. 張敏.西北農林科技大學 2018
[7]節(jié)制閘過閘流量規(guī)律的研究與應用[D]. 李宛東.華北水利水電大學 2018
[8]明渠均勻流流速分布規(guī)律研究[D]. 鞏偉軍.西北農林科技大學 2016
[9]田間便攜式短喉道量水槽水力性能研究[D]. 肖苡辀.西北農林科技大學 2016
[10]弧底梯形無喉道量水槽的數(shù)值模擬與體型優(yōu)化研究[D]. 楊珮珮.西北農林科技大學 2016



本文編號：3629143