【摘要】：推動節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展,必須依賴于對水位流量數(shù)據(jù)的精準計量,而灌區(qū)量水恰是提供這些資料的有效手段�；〉滋菪吻罃嗝媸翘菪螖嗝娴难苌问�,具有過流能力強、水頭損失小、抗凍脹能力強、不易淤積等諸多優(yōu)點,在灌區(qū)更新改造項目中得到不斷推廣。本文基于Fluent軟件,采用RNG k-ε湍流模型和VOF方法相耦合,對適用于弧底梯形渠道的新型無喉道量水槽三維水流運動進行了數(shù)值模擬,通過對不同收縮比和喉口邊坡系數(shù)的無喉道量水槽試驗結果的分析研究,探討了不同參數(shù)下量水槽的上游壅水高度、佛勞德數(shù)、臨界淹沒度、水頭損失、測流精度等因素變化規(guī)律,并在此基礎上,對量水槽的體型參數(shù)進行優(yōu)化分析,確定其收縮比和喉口邊坡系數(shù)的最佳取值范圍,為該量水槽在灌區(qū)的推廣應用提供了理論依據(jù)。論文主要研究內(nèi)容及結論如下:(1)基于弧底梯形渠道無喉道量水槽的測流原理,通過回歸分析擬合建立了與上游水位、量水槽收縮比和喉口寬度相關的流量公式,計算相對誤差平均值為2.76%,滿足測流精度的要求。(2)選擇不同收縮比和喉口邊坡系數(shù)組合的量水槽制定試驗方案,在較大底坡范圍內(nèi)進行三維數(shù)值模擬,并在此基礎上驗證了研究所建數(shù)值模型與模擬參數(shù)的選擇具有較高的可靠性,利用數(shù)值模擬的方法可以真實反映不同流量工況下量水渠槽縱橫斷面水面線和內(nèi)部流速場變化規(guī)律。分別從佛勞德數(shù)和斷面比能兩個方面分析了過槽水流流態(tài),得出臨界水深斷面發(fā)生在量水槽擴散段內(nèi),距喉口斷面0.51~1.52m之間,位于出口擴散段前半段,并且臨界水深出現(xiàn)的位置隨過流流量的增大而后移。(3)在弧底梯形渠道無喉道量水槽三維數(shù)值試驗的基礎上,重點對無喉道量水槽在弧底梯形渠道測流時測流影響因素和相關水力特性參數(shù)進行理論和數(shù)據(jù)分析,結果表明測流流量隨渠道邊坡系數(shù)和量水槽收縮比的增大而增大,而渠深和喉口邊坡系數(shù)對測流結果的影響可以忽略,量水槽壅水高度較小,上游斷面佛勞德數(shù)小于0.5,臨界淹沒度可達0.92,水頭損失較小,平均占上游總水頭的3.65%。(4)通過對試驗數(shù)據(jù)的綜合分析,得出量水槽不同收縮比、喉口邊坡系數(shù)和渠道底坡下水位流量變化規(guī)律,進而給出量水槽最優(yōu)體型參數(shù)選擇范圍。量水槽收縮比的適宜取值范圍為0.6~0.75,具體選擇時視渠道底坡大小而定;試驗得到量水槽喉口邊坡系數(shù)與渠道邊坡系數(shù)的關系為m1=(0.7~1)m。在此基礎上結合前人研究成果得到不同渠道尺寸和底坡條件下量水槽體型參數(shù)選擇表,明確了該量水槽的具體適用范圍。 【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S274.4

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本文編號：2711937