本文關(guān)鍵詞：明渠流量測(cè)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(yùn)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(guó)內(nèi)外對(duì)于明渠流量測(cè)量廣泛采用流速面積法，但該方法測(cè)點(diǎn)多，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了測(cè)量的效率。針對(duì)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(cè)量方法，并設(shè)計(jì)了測(cè)量裝置。 為了研究明渠斷面流速分布，首先通過(guò)Solidworks建立了三維模型，采用CFD方法進(jìn)行了數(shù)值模擬，設(shè)置不同的入口流速及壁面粗糙度，研究了壁面粗糙度對(duì)流速分布和水深的影響。然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析了斷面流速分布的特點(diǎn)，采用最小二乘法建立了斷面流速分布模型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的可靠性。 在建立明渠斷面流速分布模型的基礎(chǔ)上，提出K修正系數(shù)的明渠斷面流量測(cè)量方法，設(shè)計(jì)了明渠流量測(cè)量裝置。裝置采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。在硬件方面設(shè)計(jì)了PLC控制及其外圍電路、特征點(diǎn)定位電路、流速測(cè)量電路及液位測(cè)量電路，用于斷面流速、液位信號(hào)的處理；在軟件方面設(shè)計(jì)了PLC控制軟件程序，實(shí)現(xiàn)信號(hào)采樣及數(shù)據(jù)傳輸；同時(shí)采用LabVIEW設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件，用于明渠斷面流量的計(jì)算，并實(shí)現(xiàn)可視化的實(shí)時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)共享。 對(duì)設(shè)計(jì)的裝置樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，與堰槽經(jīng)驗(yàn)公式法及流速面積法測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明該明渠流量測(cè)量方法的測(cè)量誤差優(yōu)于其他兩種方法，可作為明渠流量計(jì)的校準(zhǔn)裝置。 最后，針對(duì)明渠流量測(cè)量不確定度評(píng)定的不足，將擬合的流速分布模型引入不確定度評(píng)定中，有效的解決了邊壁流速盲區(qū)、測(cè)點(diǎn)和垂線數(shù)不足引入的不確定度分量，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量裝置的不確定度評(píng)定，結(jié)果表明該評(píng)定方法具有足夠的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：測(cè)量裝置 流速分布模型 K修正系數(shù) 不確定度評(píng)定 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：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(cè)量及流速分布概述15-23
• 1.2.1 明渠流量測(cè)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(cè)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(diǎn)及研究意義25-26
• 2 總體設(shè)計(jì)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(cè)量方法26-27
• 2.3 測(cè)量裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案27-28
• 2.4 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)28-29
• 2.5 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)29
• 2.6 小結(jié)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(chǎng)模型建立31
• 3.3 網(wǎng)格處理與邊界條件的設(shè)置31-33
• 3.3.1 網(wǎng)格處理31-32
• 3.3.2 邊界條件的設(shè)置32-33
• 3.4 計(jì)算結(jié)果分析33-42
• 3.4.1 斷面流速無(wú)量綱等值線33-35
• 3.4.2 壁面粗糙度對(duì)流速分布的影響35-37
• 3.4.3 壁面粗糙度對(duì)摩阻流速和壁面切應(yīng)力的影響37-38
• 3.4.4 斷面流速分布研究38-42
• 3.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證42-43
• 3.6 小結(jié)43-44
• 4 系統(tǒng)硬件及其電路設(shè)計(jì)44-54
• 4.1 傳感器選型44-45
• 4.2 PLC 選型及其電路設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)46-47
• 4.3 特征點(diǎn)定位電路47-50
• 4.3.1 步進(jìn)電機(jī)選型47-48
• 4.3.2 驅(qū)動(dòng)器選型48
• 4.3.3 電路設(shè)計(jì)48-50
• 4.4 流速測(cè)量電路50-52
• 4.4.1 信號(hào)調(diào)理電路50-51
• 4.4.2 雙計(jì)時(shí)電路51-52
• 4.5 液位測(cè)量電路52-53
• 4.6 小結(jié)53-54
• 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)54-67
• 5.1 下位機(jī)軟件總體設(shè)計(jì)54-59
• 5.1.1 系統(tǒng)初始化程序55
• 5.1.2 特征點(diǎn)定位程序55-56
• 5.1.3 流速測(cè)量程序56-58
• 5.1.4 液位測(cè)量程序58-59
• 5.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)59-66
• 5.2.1 人機(jī)交互界面總體設(shè)計(jì)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(shè)置61-62
• 5.2.5 測(cè)量點(diǎn)設(shè)置62
• 5.2.6 測(cè)量界面62-65
• 5.2.7 數(shù)據(jù)查詢(xún)65-66
• 5.2.8 操作員管理66
• 5.3 小結(jié)66-67
• 6 實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)據(jù)分析67-74
• 6.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹67-68
• 6.2 實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)據(jù)分析68-73
• 6.2.1 流場(chǎng)流速數(shù)據(jù)與分析68-69
• 6.2.2 瞬時(shí)流量數(shù)據(jù)與分析69-72
• 6.2.3 明渠流量計(jì)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與分析72-73
• 6.3 總結(jié)73-74
• 7 不確定度分析74-81
• 7.1 不確定度的分類(lèi)和評(píng)定方法74-75
• 7.2 流量測(cè)量的不確定度分析75-79
• 7.2.1 數(shù)學(xué)模型75-76
• 7.2.2 不確定度分量分析76-79
• 7.3 流量測(cè)量的不確定度計(jì)算79-80
• 7.3.1 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度79-80
• 7.3.2 擴(kuò)展不確定度80
• 7.4 小結(jié)80-81
• 8 全文總結(jié)及展望81-83
• 8.1 全文總結(jié)81-82
• 8.2 展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 作者簡(jiǎn)介87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：275192