發(fā)布時間：2020-05-17 16:39

【摘要】：我國是一個農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)業(yè)是我國的用水大戶。由于人口增加,工業(yè)發(fā)展,城市化進程加快,非農(nóng)業(yè)用水不斷增加,對加強灌區(qū)用水管理、控制農(nóng)業(yè)灌溉用水、提高灌溉水利用效率提出了更高的要求。灌區(qū)實行量水測水,是合理調(diào)度水資源,實現(xiàn)水資源高效、可持續(xù)利用的重要手段。隨著灌區(qū)量水工作的逐步推進,對量水設備和量水技術(shù)提出了更高的要求。本文根據(jù)文丘里原理,提出一種適用于小型灌溉渠道量水的偏心孔板流量計,并研究了該設備用于灌區(qū)末級渠道量水的可行性。本文主要研究成果如下:(1)比較了 DN200涵管10cm孔徑偏心孔板流量計現(xiàn)場試驗率定數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果,主要比較淹沒出流情況下,試驗與模擬所得的閘后水深、堰上水頭、流出系數(shù),結(jié)果表明兩者吻合度均良好,證明了運用FLOW-3D進行數(shù)值模擬的可行性。(2)利用FLOW-3D進行模擬計算,對DN200、DN300、DN400涵管的偏心孔板流量計進行了不同孔板孔徑條件下的測流數(shù)值模擬。主要討論了流速變化和孔徑比變化對流場的影響、流速變化和孔徑比變化對流出系數(shù)的影響、同一孔板孔徑的流出系數(shù)取平均計算管道過流流量的誤差分析并選出最適宜安裝的孔板孔徑。數(shù)值模擬結(jié)果顯示:①管內(nèi)流速越快,孔板下游流態(tài)越紊亂,渦流越劇烈,造成的永久壓力損失越大,同時隨著流速的增大,孔板上游的壓力越來越大,孔板下游的壓力越來越小,所以流速增大孔板前后壓差也隨之增大;當孔板孔徑較小時,流出系數(shù)隨流速的變化幅度很小,基本保持穩(wěn)定,當孔板孔徑較大時,流出系數(shù)受下游淹沒水頭的影響整體趨勢隨流速的增大而逐漸增大;②孔徑比增大,孔板下游流態(tài)越穩(wěn)定,渦流區(qū)域越小,造成的永久壓力損失降低,同時隨著孔徑比增大,孔板上游取壓點的壓力減小,下游取壓點的壓力增大,孔板前后流體的壓差減小,而流出系數(shù)整體變化趨勢為增大;③在一定孔徑范圍內(nèi),對于同一管徑,同一孔板孔徑,不同流速情況下渠道實際流量與通過管道底部孔板上下游D-D/2取壓方式取得的壓力差值計算得到的理論流量之比存在一固定系數(shù),即不同流速所求的流出系數(shù)值近似為一常數(shù);④通過誤差分析發(fā)現(xiàn)測流誤差總體隨著孔徑比的增大而增大,在本文所研究的孔徑范圍內(nèi),當0.5D≤d≤0.75D(d為孔徑,D為管徑)時,測流誤差小于±5%;當d0.75D時,測流誤差超過±5%,因此實際渠道中運用時,可采用孔徑比為0.75的偏心孔板,既滿足測量精度又不產(chǎn)生明顯的水頭損失。
【圖文】：

圖１－２矩形無喉道量水槽結(jié)構(gòu)示意圖逡逑（３）長喉道量水槽（量水檻）逡逑長喉道量水槽具有狹長的控制段，結(jié)構(gòu)形式見下圖１－３。臨界流態(tài)在喉段內(nèi)距離較長，逡逑因而下游水位對上游流態(tài)不易造成影響，同時該量水槽具有水頭損失小，量水精度較氋，逡逑能達到９５％的淹沒度，不易淤積和阻塞，工程造價低等優(yōu)點，但斷面尺寸較大時，量水槽逡逑也具有較大的尺寸，一定程度增加了工程量。該量水槽計算較為方便，只需要讀出上游水逡逑位，便可以計算得出過水流量。長喉道量水槽適用于各種材質(zhì)的渠道，但對于底面為平整逡逑光滑的襯砌渠道時有更好測量效果。長喉道量水槽主要適用于支渠下游段流量較小、水頭逡逑損失較低的斗渠量水。逡逑

農(nóng)用分流式量水計是一種新型的量水設備。利用文丘里管作為主管進行過水，在文丘逡逑里管上安裝支管，支管進口處安裝在主管上或與上游水體連接，出口安裝在喉管處，支管逡逑上安裝水表，結(jié)構(gòu)形式如下圖１－４所示，根據(jù)伯努利方程可以推導出，主、支管的壓差值逡逑與文丘里管流量的平方均成正比，所以在一定的壓差范圍內(nèi)，主、支管流量的比值Ｍ是常逡逑數(shù)。只要得出這個常數(shù)Ｍ值，利用某時段水表的過水量乘以Ｍ值便可以得出該時段內(nèi)農(nóng)逡逑用分流計的總過水量。農(nóng)用分流計不論是在自由出流還是在淹沒出流條件下量水精度都要逡逑大于９５％。測流靈敏度高，當水位差達到０．１毫米時，水表便能轉(zhuǎn)動記數(shù)，此時便可測流。逡逑同時該量水計測流比率大，水頭損失小，在平原渠道上量水，可將最大水頭損失控制在逡逑１０￣１５厘米以下，，該量水計可制成全套預制件安裝，總造價很低。存在的不足是不能測得逡逑流量過程線，當水流泥沙含量過大時，會堵塞水表內(nèi)部影響測量精度，因此需要進行水表逡逑的定期沖洗。逡逑
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S274.4

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本文編號：2668860