差压式孔板流量计末级渠道测流研究

发布时间：2020-05-17 16:39

【摘要】：我国是一个农业大国,农业是我国的用水大户。由于人口增加,工业发展,城市化进程加快,非农业用水不断增加,对加强灌区用水管理、控制农业灌溉用水、提高灌溉水利用效率提出了更高的要求。灌区实行量水测水,是合理调度水资源,实现水资源高效、可持续利用的重要手段。随着灌区量水工作的逐步推进,对量水设备和量水技术提出了更高的要求。本文根据文丘里原理,提出一种适用于小型灌溉渠道量水的偏心孔板流量计,并研究了该设备用于灌区末级渠道量水的可行性。本文主要研究成果如下:(1)比较了 DN200涵管10cm孔径偏心孔板流量计现场试验率定数据与数值模拟结果,主要比较淹没出流情况下,试验与模拟所得的闸后水深、堰上水头、流出系数,结果表明两者吻合度均良好,证明了运用FLOW-3D进行数值模拟的可行性。(2)利用FLOW-3D进行模拟计算,对DN200、DN300、DN400涵管的偏心孔板流量计进行了不同孔板孔径条件下的测流数值模拟。主要讨论了流速变化和孔径比变化对流场的影响、流速变化和孔径比变化对流出系数的影响、同一孔板孔径的流出系数取平均计算管道过流流量的误差分析并选出最适宜安装的孔板孔径。数值模拟结果显示:①管内流速越快,孔板下游流态越紊乱,涡流越剧烈,造成的永久压力损失越大,同时随着流速的增大,孔板上游的压力越来越大,孔板下游的压力越来越小,所以流速增大孔板前后压差也随之增大;当孔板孔径较小时,流出系数随流速的变化幅度很小,基本保持稳定,当孔板孔径较大时,流出系数受下游淹没水头的影响整体趋势随流速的增大而逐渐增大;②孔径比增大,孔板下游流态越稳定,涡流区域越小,造成的永久压力损失降低,同时随着孔径比增大,孔板上游取压点的压力减小,下游取压点的压力增大,孔板前后流体的压差减小,而流出系数整体变化趋势为增大;③在一定孔径范围内,对于同一管径,同一孔板孔径,不同流速情况下渠道实际流量与通过管道底部孔板上下游D-D/2取压方式取得的压力差值计算得到的理论流量之比存在一固定系数,即不同流速所求的流出系数值近似为一常数;④通过误差分析发现测流误差总体随着孔径比的增大而增大,在本文所研究的孔径范围内,当0.5D≤d≤0.75D(d为孔径,D为管径)时,测流误差小于±5%;当d0.75D时,测流误差超过±5%,因此实际渠道中运用时,可采用孔径比为0.75的偏心孔板,既满足测量精度又不产生明显的水头损失。
【图文】：

量水槽,无喉,矩形,结构示意图

图１－２矩形无喉道量水槽结构示意图逡逑（３）长喉道量水槽（量水槛）逡逑长喉道量水槽具有狭长的控制段，结构形式见下图１－３。临界流态在喉段内距离较长，逡逑因而下游水位对上游流态不易造成影响，同时该量水槽具有水头损失小，量水精度较氋，逡逑能达到９５％的淹没度，不易淤积和阻塞，工程造价低等优点，但断面尺寸较大时，量水槽逡逑也具有较大的尺寸，一定程度增加了工程量。该量水槽计算较为方便，只需要读出上游水逡逑位，便可以计算得出过水流量。长喉道量水槽适用于各种材质的渠道，但对于底面为平整逡逑光滑的衬砌渠道时有更好测量效果。长喉道量水槽主要适用于支渠下游段流量较小、水头逡逑损失较低的斗渠量水。逡逑

结构示意图,量水,水表,支管

农用分流式量水计是一种新型的量水设备。利用文丘里管作为主管进行过水，在文丘逡逑里管上安装支管，支管进口处安装在主管上或与上游水体连接，出口安装在喉管处，支管逡逑上安装水表，结构形式如下图１－４所示，根据伯努利方程可以推导出，主、支管的压差值逡逑与文丘里管流量的平方均成正比，所以在一定的压差范围内，主、支管流量的比值Ｍ是常逡逑数。只要得出这个常数Ｍ值，利用某时段水表的过水量乘以Ｍ值便可以得出该时段内农逡逑用分流计的总过水量。农用分流计不论是在自由出流还是在淹没出流条件下量水精度都要逡逑大于９５％。测流灵敏度高，当水位差达到０．１毫米时，水表便能转动记数，此时便可测流。逡逑同时该量水计测流比率大，水头损失小，在平原渠道上量水，可将最大水头损失控制在逡逑１０￣１５厘米以下，，该量水计可制成全套预制件安装，总造价很低。存在的不足是不能测得逡逑流量过程线，当水流泥沙含量过大时，会堵塞水表内部影响测量精度，因此需要进行水表逡逑的定期冲洗。逡逑
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S274.4

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