论文部分内容阅读
我国是一个严重缺水的国家,农业用水占全国总用水量相当大的比重,提高农业用水利用率对保护水资源具有重要的意义,而灌区精准量水是提高农业用水利用率的关键所在,为了提高灌区量水精度,本文通过理论分析、试验研究以及数值模拟对摆杆式明渠测流装置测流特性进行了研究,得到了以下结论:1、通过对摆杆式明渠测流装置测流原理进行理论分析,并利用三种不同材质（有机玻璃、铝材和不锈钢）和三种不同直径（3mm、4mm和5mm）的圆柱形测流摆杆对底坡为1/1000的D50型U形渠道进行室内和田间试验发现:（1）基于STM32单片机电路构成的测流装置主要原理是通过圆柱形摆杆摆动角度与渠道过水断面瞬时流量之间的关系进行测流,该装置测流精度高、携带方便、操作简单、价格低廉、可实现线上线下同步读数,为灌区量水提供了一种新型量水方法;（2）通过理论分析以及室内和田间试验对摆杆式明渠测流装置在底坡为1/1000的标准化D50型U形渠道下测流性能进行了研究,发现利用摆杆式明渠测流装置对渠道进行测流时,渠道过水断面瞬时流量Q与测流摆杆摆动角度sin2.5θ之间呈正比例函数关系,测流公式通用表达方式为:Q=Ksin2.5θ;（3）利用三种不同材质和三种不同直径的测流摆杆对底坡为1/1000的D50型U形渠道进行测流,测得流量与实际流量之间相对误差较小,测流公式中系数K的大小随摆杆密度和直径的增大而增大,通过对不同参数摆杆测流误差以及灵敏度分析,得到了摆杆式明渠测流装置在底坡为1/1000的标准化D50型U形渠道下摆杆参数选型标准。2、通过对数值模拟研究现状的了解,发现利用计算流体力学软件FLUENT提供的Realizable k-?湍流模型、水气两相流VOF方法以及6DOF动网格模型能够对摆杆式明渠测流装置测流特性进行较为精准的数值模拟;3、采用三种不同材质和三种不同直径的测流摆杆对摆杆式明渠测流装置测流特性进行数值模拟研究,通过与实际试验数据进行对比,发现对摆杆式明渠测流装置测流特性数值模拟研究得到的水面线、过水断面流速分布以及摆杆摆动角度均与实际相符,所以利用FLUENT软件对摆杆式明渠测流装置进行数值模拟是完全可行的。本文通过对不同摆杆参数下摆杆式明渠测流装置测流精度的研究,提出了摆杆式明渠测流装置在底坡为1/1000的D50型U形渠道下测流摆杆选型标准,并探究了数值模拟方法的可行性,提高了摆杆式明渠测流装置测流精度,为灌区精准量水提供了一种可行的方法。