小型渠道圆头量水柱水力特性研究
发布时间：2021-02-18 13:56
渠道量水是灌区灌溉用水管理和计划用水的关键技术，是促进节约用水的有效手段。我国北方灌区小型渠道底坡平缓，泥沙淤积问题严重影响量水设施的工作性能，研制水头损失小、壅水高度小且测流精度高可拆卸移动的新型量水设施及其水力特性对于在北方灌区底坡平缓、水源多泥沙的渠道具有很好的应用价值和科学意义。本文在可移动式圆柱体量水槽的基础上，提出了圆头量水柱这一新型量水设施，通过矩形、梯形、U形断面渠道中对其水力特性进行试验研究，并运用FLOW-3D软件，采用RNG k-ε模型对其在U形D40渠道中的水流运动进行数值模拟研究，分析了小型渠道圆头量水柱的水力特性，主要研究内容及结论如下：（1）对圆头量水柱的测流理论进行研究，根据临界流原理推导出了圆头量水柱在矩形、梯形以及U形断面渠道中临界水深的理论流量计算公式。（2）在矩形、梯形、U形渠道中对不同收缩比、不同顺流长度的圆头量水柱进行一系列试验研究，探讨其不同体型下圆头量水柱的壅水高度、上游佛汝德数、临界淹没度、水头损失等变化规律。试验结果表明，矩形断面渠道圆头量水柱适宜收缩比ε范围为0.450.60，梯形渠道适宜收缩比ε范围为0.65...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的
1.3 研究意义
1.4 国内外研究进展
1.4.1 灌区量水方法研究现状
1.4.2 数值模拟研究进展
1.5 存在的问题
第二章 研究内容、研究方法与试验设计
2.1 研究内容
2.1.1 圆头量水柱水力特性试验研究
2.1.2 U 形渠道圆头量水柱数值模拟研究
2.2 技术路线
2.3 研究方法
2.3.1 试验系统布置
2.3.2 试验方法与设计
第三章 圆头量水柱测流原理分析
3.1 圆头量水柱测流原理
3.2 圆头量水柱渠道
3.2.1 矩形渠道
3.2.2 梯形渠道
3.2.3 U 形渠道
第四章 圆头量水柱水力特性试验研究
4.1 矩形渠道试验结果分析
4.1.1 水面线及水深与流量的关系
4.1.2 流量与驻点水深的关系
4.1.3 上游壅水高度与上下游水位差
4.1.4 上游佛汝徳数
4.2 梯形渠道试验研究
4.2.1 上游总水头与驻点水头的关系
4.2.2 流量与驻点水深的关系
4.2.3 收缩比选择
4.2.4 顺流长度选择
4.3 U 形渠道试验研究
4.3.1 测流精度与流量公式
4.3.2 上游佛汝德数
4.3.3 上游水位壅高及上下游水位差
4.3.4 临界淹没度
4.3.5 水头损失
4.4 小结
第五章 U 形渠道圆头量水柱数值模拟研究
5.1 圆头量水柱数值模拟模型的建立
5.1.1 FLOW-3D 软件简介
5.1.2 理论基础
5.2 圆头量水柱数值模型的验证
5.2.1 水流流态对比
5.2.2 驻点水深对比
5.2.3 纵剖面水面线对比
5.2.4 断面流速对比
5.3 模拟结果分析
5.3.1 流态分析
5.3.2 断面流速分析
5.4 小结
第六章 结论与讨论
6.1 主要结论
6.2 本文创新点
6.3 有待进一步研究的问题
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈我国水资源的利用及策略[J]. 郭晓丹. 河南水利与南水北调. 2014(03)
[2]关于水资源和水污染治理研究[J]. 徐立军. 黑龙江史志. 2013(09)
[3]基于Flow-3D软件的消能池三维水流数值模拟[J]. 王月华,包中进,王斌. 武汉大学学报(工学版). 2012(04)
[4]连续弯道水流运动的三维数值模拟[J]. 杨燕华,白玉川. 泥沙研究. 2011(06)
[5]浅谈河流渠道旋桨式流速仪使用和养护[J]. 宋金丽,杨德文. 内蒙古水利. 2011(05)
[6]3种紊流数值模型模拟明渠丁坝三维水流初探[J]. 辛永政,张莉莉. 贵州水力发电. 2011(05)
[7]U形渠道量水槽的比较与选型[J]. 郝红科,张志昌,辛雪峰. 中国农村水利水电. 2011(04)
[8]矩形渠道半圆柱形量水槽数值模拟研究[J]. 于佳,吕宏兴. 节水灌溉. 2010(08)
[9]U形渠道直壁式量水槽水力特性数值模拟[J]. 牟献友,李超,李国佳,李金山. 华北水利水电学院学报. 2010(02)
[10]矩形农渠机翼形量水槽水力特性数值模拟[J]. 孙斌,吕宏兴,潘志宝. 干旱地区农业研究. 2010(02)
博士论文
[1]机翼形量水槽水力特性试验与数值模拟研究[D]. 潘志宝.西北农林科技大学 2009
[2]灌区新型量水槽结构形式优化及测流计算方法研究[D]. 蔡勇.河海大学 2005
硕士论文
[1]U形渠道水力特性及测流试验研究[D]. 高杨.西北农林科技大学 2011
[2]U形渠道直壁式量水槽水力特性试验研究与数值模拟[D]. 李国佳.内蒙古农业大学 2010
[3]波浪的三维数值模拟及其应用[D]. 张婷.天津大学 2009
[4]U形渠道抛物线形量水槽数值模拟研究[D]. 郝晶晶.西北农林科技大学 2008
[5]U形渠道圆柱体（筒）量水槽试验研究[D]. 何武全.西北农林科技大学 2006
[6]灌区量水槽试验与数值模拟研究[D]. 苏华英.四川大学 2006
[7]U形渠道机翼形量水槽试验研究[D]. 洪成.西北农林科技大学 2005
本文编号：3039649
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的
1.3 研究意义
1.4 国内外研究进展
1.4.1 灌区量水方法研究现状
1.4.2 数值模拟研究进展
1.5 存在的问题
第二章 研究内容、研究方法与试验设计
2.1 研究内容
2.1.1 圆头量水柱水力特性试验研究
2.1.2 U 形渠道圆头量水柱数值模拟研究
2.2 技术路线
2.3 研究方法
2.3.1 试验系统布置
2.3.2 试验方法与设计
第三章 圆头量水柱测流原理分析
3.1 圆头量水柱测流原理
3.2 圆头量水柱渠道
3.2.1 矩形渠道
3.2.2 梯形渠道
3.2.3 U 形渠道
第四章 圆头量水柱水力特性试验研究
4.1 矩形渠道试验结果分析
4.1.1 水面线及水深与流量的关系
4.1.2 流量与驻点水深的关系
4.1.3 上游壅水高度与上下游水位差
4.1.4 上游佛汝徳数
4.2 梯形渠道试验研究
4.2.1 上游总水头与驻点水头的关系
4.2.2 流量与驻点水深的关系
4.2.3 收缩比选择
4.2.4 顺流长度选择
4.3 U 形渠道试验研究
4.3.1 测流精度与流量公式
4.3.2 上游佛汝德数
4.3.3 上游水位壅高及上下游水位差
4.3.4 临界淹没度
4.3.5 水头损失
4.4 小结
第五章 U 形渠道圆头量水柱数值模拟研究
5.1 圆头量水柱数值模拟模型的建立
5.1.1 FLOW-3D 软件简介
5.1.2 理论基础
5.2 圆头量水柱数值模型的验证
5.2.1 水流流态对比
5.2.2 驻点水深对比
5.2.3 纵剖面水面线对比
5.2.4 断面流速对比
5.3 模拟结果分析
5.3.1 流态分析
5.3.2 断面流速分析
5.4 小结
第六章 结论与讨论
6.1 主要结论
6.2 本文创新点
6.3 有待进一步研究的问题
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈我国水资源的利用及策略[J]. 郭晓丹. 河南水利与南水北调. 2014(03)
[2]关于水资源和水污染治理研究[J]. 徐立军. 黑龙江史志. 2013(09)
[3]基于Flow-3D软件的消能池三维水流数值模拟[J]. 王月华,包中进,王斌. 武汉大学学报(工学版). 2012(04)
[4]连续弯道水流运动的三维数值模拟[J]. 杨燕华,白玉川. 泥沙研究. 2011(06)
[5]浅谈河流渠道旋桨式流速仪使用和养护[J]. 宋金丽,杨德文. 内蒙古水利. 2011(05)
[6]3种紊流数值模型模拟明渠丁坝三维水流初探[J]. 辛永政,张莉莉. 贵州水力发电. 2011(05)
[7]U形渠道量水槽的比较与选型[J]. 郝红科,张志昌,辛雪峰. 中国农村水利水电. 2011(04)
[8]矩形渠道半圆柱形量水槽数值模拟研究[J]. 于佳,吕宏兴. 节水灌溉. 2010(08)
[9]U形渠道直壁式量水槽水力特性数值模拟[J]. 牟献友,李超,李国佳,李金山. 华北水利水电学院学报. 2010(02)
[10]矩形农渠机翼形量水槽水力特性数值模拟[J]. 孙斌,吕宏兴,潘志宝. 干旱地区农业研究. 2010(02)
博士论文
[1]机翼形量水槽水力特性试验与数值模拟研究[D]. 潘志宝.西北农林科技大学 2009
[2]灌区新型量水槽结构形式优化及测流计算方法研究[D]. 蔡勇.河海大学 2005
硕士论文
[1]U形渠道水力特性及测流试验研究[D]. 高杨.西北农林科技大学 2011
[2]U形渠道直壁式量水槽水力特性试验研究与数值模拟[D]. 李国佳.内蒙古农业大学 2010
[3]波浪的三维数值模拟及其应用[D]. 张婷.天津大学 2009
[4]U形渠道抛物线形量水槽数值模拟研究[D]. 郝晶晶.西北农林科技大学 2008
[5]U形渠道圆柱体（筒）量水槽试验研究[D]. 何武全.西北农林科技大学 2006
[6]灌区量水槽试验与数值模拟研究[D]. 苏华英.四川大学 2006
[7]U形渠道机翼形量水槽试验研究[D]. 洪成.西北农林科技大学 2005
本文编号：3039649
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