渠道量水是灌區(qū)灌溉用水管理和計劃用水的關(guān)鍵技術(shù)，是促進節(jié)約用水的有效手段。我國北方灌區(qū)小型渠道底坡平緩，泥沙淤積問題嚴重影響量水設(shè)施的工作性能，研制水頭損失小、壅水高度小且測流精度高可拆卸移動的新型量水設(shè)施及其水力特性對于在北方灌區(qū)底坡平緩、水源多泥沙的渠道具有很好的應(yīng)用價值和科學意義。本文在可移動式圓柱體量水槽的基礎(chǔ)上，提出了圓頭量水柱這一新型量水設(shè)施，通過矩形、梯形、U形斷面渠道中對其水力特性進行試驗研究，并運用FLOW-3D軟件，采用RNG k-ε模型對其在U形D40渠道中的水流運動進行數(shù)值模擬研究，分析了小型渠道圓頭量水柱的水力特性，主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：（1）對圓頭量水柱的測流理論進行研究，根據(jù)臨界流原理推導出了圓頭量水柱在矩形、梯形以及U形斷面渠道中臨界水深的理論流量計算公式。（2）在矩形、梯形、U形渠道中對不同收縮比、不同順流長度的圓頭量水柱進行一系列試驗研究，探討其不同體型下圓頭量水柱的壅水高度、上游佛汝德數(shù)、臨界淹沒度、水頭損失等變化規(guī)律。試驗結(jié)果表明，矩形斷面渠道圓頭量水柱適宜收縮比ε范圍為0.45⁰.60，梯形渠道適宜收縮比ε范圍為0.65... 

【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的
    1.3 研究意義
    1.4 國內(nèi)外研究進展
        1.4.1 灌區(qū)量水方法研究現(xiàn)狀
        1.4.2 數(shù)值模擬研究進展
    1.5 存在的問題
第二章 研究內(nèi)容、研究方法與試驗設(shè)計
    2.1 研究內(nèi)容
        2.1.1 圓頭量水柱水力特性試驗研究
        2.1.2 U 形渠道圓頭量水柱數(shù)值模擬研究
    2.2 技術(shù)路線
    2.3 研究方法
        2.3.1 試驗系統(tǒng)布置
        2.3.2 試驗方法與設(shè)計
第三章 圓頭量水柱測流原理分析
    3.1 圓頭量水柱測流原理
    3.2 圓頭量水柱渠道
        3.2.1 矩形渠道
        3.2.2 梯形渠道
        3.2.3 U 形渠道
第四章 圓頭量水柱水力特性試驗研究
    4.1 矩形渠道試驗結(jié)果分析
        4.1.1 水面線及水深與流量的關(guān)系
        4.1.2 流量與駐點水深的關(guān)系
        4.1.3 上游壅水高度與上下游水位差
        4.1.4 上游佛汝徳數(shù)
    4.2 梯形渠道試驗研究
        4.2.1 上游總水頭與駐點水頭的關(guān)系
        4.2.2 流量與駐點水深的關(guān)系
        4.2.3 收縮比選擇
        4.2.4 順流長度選擇
    4.3 U 形渠道試驗研究
        4.3.1 測流精度與流量公式
        4.3.2 上游佛汝德數(shù)
        4.3.3 上游水位壅高及上下游水位差
        4.3.4 臨界淹沒度
        4.3.5 水頭損失
    4.4 小結(jié)
第五章 U 形渠道圓頭量水柱數(shù)值模擬研究
    5.1 圓頭量水柱數(shù)值模擬模型的建立
        5.1.1 FLOW-3D 軟件簡介
        5.1.2 理論基礎(chǔ)
    5.2 圓頭量水柱數(shù)值模型的驗證
        5.2.1 水流流態(tài)對比
        5.2.2 駐點水深對比
        5.2.3 縱剖面水面線對比
        5.2.4 斷面流速對比
    5.3 模擬結(jié)果分析
        5.3.1 流態(tài)分析
        5.3.2 斷面流速分析
    5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)論與討論
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 本文創(chuàng)新點
    6.3 有待進一步研究的問題
參考文獻
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]淺談我國水資源的利用及策略[J]. 郭曉丹.  河南水利與南水北調(diào). 2014(03)
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博士論文
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[2]灌區(qū)新型量水槽結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化及測流計算方法研究[D]. 蔡勇.河海大學 2005

碩士論文
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[2]U形渠道直壁式量水槽水力特性試驗研究與數(shù)值模擬[D]. 李國佳.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 2010
[3]波浪的三維數(shù)值模擬及其應(yīng)用[D]. 張婷.天津大學 2009
[4]U形渠道拋物線形量水槽數(shù)值模擬研究[D]. 郝晶晶.西北農(nóng)林科技大學 2008
[5]U形渠道圓柱體（筒）量水槽試驗研究[D]. 何武全.西北農(nóng)林科技大學 2006
[6]灌區(qū)量水槽試驗與數(shù)值模擬研究[D]. 蘇華英.四川大學 2006
[7]U形渠道機翼形量水槽試驗研究[D]. 洪成.西北農(nóng)林科技大學 2005



本文編號：3039649