【摘要】：渠道量水工作是灌區(qū)管理的基礎(chǔ)工作。槽類量水設(shè)施是現(xiàn)有量水設(shè)施的研究重點(diǎn),具有廣泛推廣的應(yīng)用價(jià)值。目前我國(guó)量水槽主要針對(duì)矩形、梯形、U型渠道斷面,為適應(yīng)我國(guó)多數(shù)渠道斷面方式和灌區(qū)管理方式,基于弧底梯形渠道特點(diǎn)提出了無(wú)喉道量水槽新形式,采用RNG k-ε湍流模型和VOF自由液面追蹤法相耦合,對(duì)不同結(jié)構(gòu)尺寸、比降的量水渠槽進(jìn)行數(shù)值模擬研究,論文取得以下主要結(jié)論:(1)利用CFD技術(shù)的并行計(jì)算和工作站的高效計(jì)算,可以加快量水槽的研發(fā)效率。以U形渠道拋物線形量水槽為例驗(yàn)證了RNG k-ε湍流模型和VOF自由液面追蹤法用于量水槽模擬的可行性。這一結(jié)果有助于將Fluent軟件應(yīng)用于弧底梯形渠道無(wú)喉道量水槽流場(chǎng)模擬,使得對(duì)量水槽流場(chǎng)全面、精確的數(shù)值模擬成為了可能。(2)采用RNG k-ε湍流模型和VOF自由追蹤水面法相耦合,對(duì)弧底梯形渠道無(wú)喉道量水槽進(jìn)行三維數(shù)值仿真,得到了水面線與流速分布縱、橫向沿程變化規(guī)律,并將計(jì)算得到的量水槽流量與渠道流量對(duì)比,驗(yàn)證了所選數(shù)值計(jì)算模型可用于模擬預(yù)測(cè)量水槽的三維水流特性。(3)研究了弧底梯形渠道不同渠槽結(jié)構(gòu)參數(shù)組合對(duì)水位流量關(guān)系的影響,結(jié)果表明,量水槽收縮比ε與渠道比降i對(duì)形成單值穩(wěn)定的水位流量關(guān)系有較大的影響,隨著量水槽收縮比減小、渠道尺寸增大,量水槽水位流量逐漸在較大的底坡范圍內(nèi)形成統(tǒng)一的水位流量關(guān)系。(4)研究了不同渠槽尺寸下的流量系數(shù)與流量指數(shù)的變化規(guī)律,結(jié)果表明:流量系數(shù)隨著渠槽尺寸的增大而變大,流量指數(shù)則相反。流量系數(shù)與量水槽收縮比、量水槽槽寬具有較好關(guān)系,通過(guò)回歸分析建立了統(tǒng)一的流量公式,測(cè)流公式誤差值小于5%,滿足明渠測(cè)流要求。(5)研究不同渠槽的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合下水頭損失、弗勞德數(shù)等水力特性的變化規(guī)律,結(jié)果表明,在喉口附近量水槽擴(kuò)散段內(nèi)發(fā)生臨界流,量水槽測(cè)流佛汝德數(shù)Fr小于0.5,隨收縮比的增加而增加,隨底坡的變化不大;水頭損失平均占上游總水頭的7.5%左右,水頭損失hj隨底坡變緩而減小,隨收縮比減小而變大;臨界淹沒(méi)度S在0.78-0.89范圍之間,有較寬的自由出流范圍;壅水高度??隨收縮比的減小而增大,隨底坡的變緩而減小。初步對(duì)不同比降、渠道尺寸適宜的量水槽參數(shù)進(jìn)行選型,使得槽前水頭流速、水位壅高小(??5cm),對(duì)應(yīng)的水頭損失、測(cè)流精度好。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S277

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 吳高巍,周子奎;柱形量水槽的研制及應(yīng)用[J];灌溉排水;1991年03期

2 劉鴻濤;趙瑞娟;呂宏興;;矩形渠道機(jī)翼形量水槽試驗(yàn)研究與應(yīng)用[J];節(jié)水灌溉;2008年05期

3 徐義軍;韓啟彪;;我國(guó)灌區(qū)量水槽研究概述[J];節(jié)水灌溉;2012年05期

本文編號(hào)：2761460