本文關鍵詞：明渠流量測量方法及裝置研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：明渠廣泛運用于工業(yè)廢水、城市污水、農(nóng)業(yè)灌溉及公路排水系統(tǒng)中。目前，國內(nèi)外對于明渠流量測量廣泛采用流速面積法，但該方法測點多，測量時間長，嚴重影響了測量的效率。針對以上不足，本文研究了明渠斷面的流速分布特征，提出了一種新型明渠流量測量方法，并設計了測量裝置。 為了研究明渠斷面流速分布，首先通過Solidworks建立了三維模型，采用CFD方法進行了數(shù)值模擬，設置不同的入口流速及壁面粗糙度，研究了壁面粗糙度對流速分布和水深的影響。然后根據(jù)計算結果分析了斷面流速分布的特點，采用最小二乘法建立了斷面流速分布模型，并通過實驗驗證了模型的可靠性。 在建立明渠斷面流速分布模型的基礎上，提出K修正系數(shù)的明渠斷面流量測量方法，設計了明渠流量測量裝置。裝置采用模塊化的設計思路，實現(xiàn)了測量系統(tǒng)的硬件和軟件設計。在硬件方面設計了PLC控制及其外圍電路、特征點定位電路、流速測量電路及液位測量電路，用于斷面流速、液位信號的處理；在軟件方面設計了PLC控制軟件程序，實現(xiàn)信號采樣及數(shù)據(jù)傳輸；同時采用LabVIEW設計上位機軟件，用于明渠斷面流量的計算，并實現(xiàn)可視化的實時監(jiān)控與數(shù)據(jù)共享。 對設計的裝置樣機進行實驗研究，與堰槽經(jīng)驗公式法及流速面積法測量的結果進行了對比，結果表明該明渠流量測量方法的測量誤差優(yōu)于其他兩種方法，可作為明渠流量計的校準裝置。 最后，針對明渠流量測量不確定度評定的不足，將擬合的流速分布模型引入不確定度評定中，有效的解決了邊壁流速盲區(qū)、測點和垂線數(shù)不足引入的不確定度分量，實現(xiàn)了測量裝置的不確定度評定，結果表明該評定方法具有足夠的準確性。
【關鍵詞】：測量裝置 流速分布模型 K修正系數(shù) 不確定度評定 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：中國計量學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH814;TP274
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目次9-12
• 圖清單12-13
• 表清單13-14
• 1 緒論14-26
• 1.1 引言14-15
• 1.2 明渠流量測量及流速分布概述15-23
• 1.2.1 明渠流量測量方法研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.2 明渠流速分布研究現(xiàn)狀19-23
• 1.3 測量不確定度分析研究現(xiàn)狀23-24
• 1.4 課題的研究目的和內(nèi)容24-25
• 1.5 本文的創(chuàng)新點及研究意義25-26
• 2 總體設計方案26-30
• 2.1 明渠斷面數(shù)值模擬總體方案26
• 2.2 K 修正系數(shù)流量測量方法26-27
• 2.3 測量裝置機械結構總體方案27-28
• 2.4 系統(tǒng)硬件總體設計28-29
• 2.5 系統(tǒng)軟件總體設計29
• 2.6 小結29-30
• 3 明渠斷面數(shù)值模擬30-44
• 3.1 基本控制方程30-31
• 3.2 明渠流場模型建立31
• 3.3 網(wǎng)格處理與邊界條件的設置31-33
• 3.3.1 網(wǎng)格處理31-32
• 3.3.2 邊界條件的設置32-33
• 3.4 計算結果分析33-42
• 3.4.1 斷面流速無量綱等值線33-35
• 3.4.2 壁面粗糙度對流速分布的影響35-37
• 3.4.3 壁面粗糙度對摩阻流速和壁面切應力的影響37-38
• 3.4.4 斷面流速分布研究38-42
• 3.5 實驗數(shù)據(jù)驗證42-43
• 3.6 小結43-44
• 4 系統(tǒng)硬件及其電路設計44-54
• 4.1 傳感器選型44-45
• 4.2 PLC 選型及其電路設計45-47
• 4.2.1 PLC 控制器選型45-46
• 4.2.2 PLC 輸入/輸出接口電路46
• 4.2.3 控制器的接口電路設計46-47
• 4.3 特征點定位電路47-50
• 4.3.1 步進電機選型47-48
• 4.3.2 驅(qū)動器選型48
• 4.3.3 電路設計48-50
• 4.4 流速測量電路50-52
• 4.4.1 信號調(diào)理電路50-51
• 4.4.2 雙計時電路51-52
• 4.5 液位測量電路52-53
• 4.6 小結53-54
• 5 系統(tǒng)軟件設計54-67
• 5.1 下位機軟件總體設計54-59
• 5.1.1 系統(tǒng)初始化程序55
• 5.1.2 特征點定位程序55-56
• 5.1.3 流速測量程序56-58
• 5.1.4 液位測量程序58-59
• 5.2 上位機軟件設計59-66
• 5.2.1 人機交互界面總體設計60
• 5.2.2 登錄60-61
• 5.2.3 菜單模式61
• 5.2.4 明渠參數(shù)設置61-62
• 5.2.5 測量點設置62
• 5.2.6 測量界面62-65
• 5.2.7 數(shù)據(jù)查詢65-66
• 5.2.8 操作員管理66
• 5.3 小結66-67
• 6 實驗研究及數(shù)據(jù)分析67-74
• 6.1 實驗平臺介紹67-68
• 6.2 實驗研究與數(shù)據(jù)分析68-73
• 6.2.1 流場流速數(shù)據(jù)與分析68-69
• 6.2.2 瞬時流量數(shù)據(jù)與分析69-72
• 6.2.3 明渠流量計校準數(shù)據(jù)與分析72-73
• 6.3 總結73-74
• 7 不確定度分析74-81
• 7.1 不確定度的分類和評定方法74-75
• 7.2 流量測量的不確定度分析75-79
• 7.2.1 數(shù)學模型75-76
• 7.2.2 不確定度分量分析76-79
• 7.3 流量測量的不確定度計算79-80
• 7.3.1 合成標準不確定度79-80
• 7.3.2 擴展不確定度80
• 7.4 小結80-81
• 8 全文總結及展望81-83
• 8.1 全文總結81-82
• 8.2 展望82-83
• 參考文獻83-87
• 作者簡介87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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  本文關鍵詞：明渠流量測量方法及裝置研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：275192