為了滿足農(nóng)業(yè)灌溉的需求,我國修建了大量灌區(qū),但由于管理及灌溉方式的粗放,使得灌溉用水利用率低。相較于國外發(fā)達(dá)國家灌區(qū)的全流域自動控制,精準(zhǔn)輸配灌溉用水而言,我國灌區(qū)對于自動化研究起步較晚,設(shè)備技術(shù)落后,測流設(shè)備與控制閘門相互獨立。本論文基于明渠平板閘門測流理論,對測控一體化平板閘門測流進(jìn)行研究。目前,針對平板閘門控制方面的研究已經(jīng)較為成熟,而對于平板閘門測流環(huán)節(jié)的研究較為薄弱。本文主要通過數(shù)值模擬與現(xiàn)場試驗相結(jié)合的方法對明渠平板閘門測流進(jìn)行研究。一方面通過明渠平板閘門自由出流和淹沒出流的現(xiàn)場試驗對平板閘門測流的流量經(jīng)驗計算公式進(jìn)行選擇。另一方面通過數(shù)值模擬方法,結(jié)合水位邊界條件,分別對平板閘門在自由出流與淹沒出流工況下的流場分布進(jìn)行研究,并對比分析經(jīng)驗公式計算流量與數(shù)值模擬流量的相對誤差;通過對平板閘門前裝有流量桶的一體化板閘流量計進(jìn)行數(shù)值模擬,分析其閘前流量桶內(nèi)流場的分布,來確定超聲波流量計在流量桶內(nèi)的安裝區(qū)域。主要結(jié)論如下:1.結(jié)合平板閘門自由出流和淹沒出流的現(xiàn)場試驗對平板閘門測流的流量經(jīng)驗公式進(jìn)行選擇,并分別對這兩種工況下所選擇流量經(jīng)驗公式進(jìn)行了驗證,發(fā)現(xiàn)流量的經(jīng)驗公式計算值與灌... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 明渠流動國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 氣液兩相流國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 閘孔出流流量國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.4 管道流場特性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究工作
    1.4 本章小結(jié)
第2章 平板閘門測流的理論基礎(chǔ)及試驗分析
    2.1 平板閘門測流原理
    2.2 現(xiàn)場試驗研究
        2.2.1 自由出流試驗
        2.2.2 自由出流試驗過程及數(shù)據(jù)分析
        2.2.3 淹沒出流試驗
        2.2.4 淹沒出流試驗過程及數(shù)據(jù)分析
    2.3 本章小結(jié)
第3章 數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)
    3.1 流體動力學(xué)控制方程
    3.2 湍流時均控制方程
    3.3 湍流模型的介紹
        3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型
        3.3.2 RNGk-ε湍流模型
        3.3.3 Realizable k-ε湍流模型
    3.4 自由液面的處理方法
    3.5 本章小結(jié)
第4章 明渠平板閘門測流流場數(shù)值模擬與結(jié)果分析
    4.1 幾何模型的建立
        4.1.1 明渠自由出流工況下的幾何模型建立
        4.1.2 明渠淹沒出流工況下的幾何模型建立
    4.2 計算域的網(wǎng)格劃分
    4.3 數(shù)值方法
        4.3.1 氣液兩相流模型的選擇
        4.3.2 湍流模型的選擇
        4.3.3 流場數(shù)值計算方法
        4.3.4 邊界條件類型設(shè)置
        4.3.5 邊界條件初始值設(shè)置
        4.3.6 離散格式設(shè)置
        4.3.7 數(shù)值模擬工況設(shè)計
    4.4 自由出流數(shù)值模擬結(jié)果及分析
        4.4.1 過閘流量計算驗證
        4.4.2 計算域水面形態(tài)
        4.4.3 水面線分布
        4.4.4 流場速度流線分布
        4.4.5 壓力分布
        4.4.6 矩形斷面的速度分布
    4.5 淹沒出流數(shù)值模擬結(jié)果及分析
        4.5.1 過閘流量計算驗證
        4.5.2 計算域水面形態(tài)
        4.5.3 計算域水面線分布
        4.5.4 流場速度流線分布
        4.5.5 壓力分布
        4.5.6 梯形過流斷面的速度分布
    4.6 本章小結(jié)
第5章 一體化板閘流量計測流流場研究
    5.1 流量桶內(nèi)超聲波流量計測流
        5.1.1 時差法超聲波測速原理
        5.1.2 流量計算
    5.2 流量桶關(guān)鍵問題處理
        5.2.1 計算流體域與流量桶尺寸
        5.2.2 閘門開度條件
        5.2.3 進(jìn)口作用水頭條件
        5.2.4 網(wǎng)格劃分
    5.3 流場特性
        5.3.1 流量桶內(nèi)的低速區(qū)
        5.3.2 縱向時均流速
        5.3.3 縱向時均流速等值線
        5.3.4 壓強(qiáng)分布
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    一、結(jié)論
    二、展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同閉門速度下的閘門水動力特性數(shù)值模擬[J]. 孟慶奎,伊元忠,陳赟.  水電站機(jī)電技術(shù). 2019(08)
[2]明渠水流相似模擬超聲速氣體空腔流動的研究[J]. 張錦松,譚磊,劉俊,韓亞東,劉敏江.  水力發(fā)電學(xué)報. 2018(09)
[3]基于SPH方法實用堰水流的數(shù)值模擬[J]. 任立群,王星,張云云,顧聲龍.  水利水電技術(shù). 2017(11)
[4]水工附環(huán)閘門閉門過程水力特性數(shù)值模擬研究[J]. 文林森,王才歡,楊偉,陳東新.  長江科學(xué)院院報. 2017(10)
[5]含淹沒植物明渠近床面區(qū)紊流特征高度試驗研究[J]. 閆靜,陳揚,戴坤,張明.  水利水電科技進(jìn)展. 2016(05)
[6]高水頭弧形閘門門槽水力學(xué)數(shù)值模擬[J]. 曹慧穎,李自沖,余俊陽,馬仁超.  云南水力發(fā)電. 2016(02)
[7]明渠流動條件下單圓墩阻水效應(yīng)實驗研究[J]. 韓露,張景新,魏清福,胡天群,陳瑞方.  水動力學(xué)研究與進(jìn)展A輯. 2015(02)
[8]面向灌區(qū)調(diào)水工程的遠(yuǎn)程自動計量閘門研究[J]. 張從鵬,羅學(xué)科,李玏一,毛潭,岳向泉.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2014(08)
[9]平板通氣氣液兩相流流動的實驗研究[J]. 付細(xì)能,張敏弟,邵峰,王國玉.  船舶力學(xué). 2014(Z1)
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碩士論文
[1]不同開度時弧形閘門流固耦合數(shù)值模擬[D]. 王旭聲.華北水利水電大學(xué) 2018
[2]高水頭無壓泄洪洞的水力特性研究[D]. 翟保林.大連理工大學(xué) 2017
[3]閘后跌坎對水流影響特性研究[D]. 高珊珊.鄭州大學(xué) 2017
[4]灌區(qū)渠系水量計量及監(jiān)測控制一體化研究[D]. 林俊.華南理工大學(xué) 2017
[5]某攔河閘式渠首閘門調(diào)度及運行方式的數(shù)值模擬研究[D]. 李天朦.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[6]基于CFD的自動計量平板閘門流動特性研究[D]. 王勇.北方工業(yè)大學(xué) 2014
[7]平板閘門小開度流量系數(shù)研究與閘后水流數(shù)值模擬分析[D]. 毛舒婭.昆明理工大學(xué) 2011



本文編號：3494357