常用灌区渠道机翼柱形量水槽模型试验与数值模拟研究

发布时间：2023-11-25 04:28

　　灌区量水是灌区合理利用灌溉水资源,实现计划用水、按需用水的重要工作。研究适用范围大的量水设施是推进节水农业、农业用水水权分配、农业水价综合改革的紧要任务。本文总结了灌区常用量水设备的发展现状、特点及其适用条件,针对机翼柱形量水槽结构简单、测流准确等优点,采用模型试验和数值模拟相结合的方法对机翼柱形量水槽在U形渠道和梯形渠道应用的水力特性进行了研究。模型试验分别在两种渠道上通过4种不同量水槽收缩比进行。通过对上游水位、流量和收缩比等进行分析,拟合得到各收缩比对应的流量计算公式,测流公式简明易用,梯形渠道和U形渠道流量公式测流平均误差分别为2.47%和2.43%,均满足《灌溉渠道系统量水规范》(GB/T 21303-2017)精度要求。并对机翼柱形量水槽上游佛汝德数、壅水高度、临界淹没度及水头损失进行了分析,结果表明:量水槽上游佛汝德数均小于0.4,U形渠道量水槽上游水流佛汝德数整体比梯型渠道低,证明U形渠道量水槽上游水流更易形成平稳缓流;试验测得量水槽在两种渠道上临界淹没度较高,均能达到0.85以上,有较大的自由出流范围;量水槽上游壅水高度一般小于既有渠道的超高,可以用于灌区续建配套;水...

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摘要
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第1章 绪论
    1.1 灌区量水工作的意义
        1.1.1 灌区量水工作的意义
        1.1.2 灌区量水工作的任务和要求
    1.2 灌区量水方法简介
    1.3 量水槽的研究历史及发展现状
    1.4 数值模拟研究进展
        1.4.1 计算流体力学发展概述
        1.4.2 三维水流数值模拟研究进展
        1.4.3 CFD用于量水槽研究进展
    1.5 本文研究的内容
        1.5.1 本文研究的主要内容
        1.5.2 技术路线
第2章 机翼柱形量水槽测流理论
    2.1 机翼柱形量水槽的测流原理
    2.2 机翼柱形量水槽的结构形式
    2.3 机翼柱形量水槽的流量公式
        2.3.1 U形渠道断面面积的计算
        2.3.2 梯形渠道断面面积的计算
        2.3.3 机翼柱形量水槽的流量公式
    2.4 本章小结
第3章 机翼柱形量水槽试验方法与设计
    3.1 试验系统概述
    3.2 试验方案设计
    3.3 试验过程
    3.4 本章小结
第4章 试验结果分析
    4.1 机翼柱形量水槽流量公式的建立
        4.1.1 U形渠道机翼柱形量水槽流量公式与测流精度
        4.1.2 梯形渠道机翼柱形量水槽流量公式与测流精度
    4.2 机翼柱形量水槽在梯形和U形渠道量水的量水性能分析
        4.2.1 上游佛汝德数
        4.2.2 水面线
        4.2.3 临界淹没度
        4.2.4 壅水高度
        4.2.5 水头损失
    4.3 机翼柱形量水槽在两种渠道应用的选型与比较
    4.4 本章小结
第5章 梯形渠道机翼柱形量水槽三维数值模拟
    5.1 数值模拟方法
        5.1.1 FLUENT17.1软件及后处理器简介
        5.1.2 基本控制方程
        5.1.3 湍流模型的选择
        5.1.4 控制方程的离散
        5.1.5 离散方程的数值求解
        5.1.6 自由液面的处理方法
    5.2 梯形渠道机翼柱形量水槽数值模拟
        5.2.1 量水槽三维模型的建立
        5.2.2 网格划分和边界条件
        5.2.3 湍流模型及数值计算方法选择
    5.3 数值模拟结果分析
        5.3.1 流线
        5.3.2 水面线
        5.3.3 流量
        5.3.4 流速场
    5.4 本章小结
第6章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
在学期间发表的学术论文及其他成果
在学期间参加专业实践及工程项目研究工作
致谢



本文编号：3867274