灌區(qū)量水槽試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、灌區(qū)量水作為灌區(qū)水資源優(yōu)化配置和現(xiàn)代化管理的基本手段，正日益得到普遍重視。近幾年來，隨著經(jīng)濟(jì)自立灌排區(qū)的試點(diǎn)和推廣，使得灌區(qū)的量水任務(wù)更加繁重；同時(shí)，對(duì)灌區(qū)的量水建筑物提出了更高的要求。 在農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)及生活取水明渠計(jì)量中，如何進(jìn)一步提高測(cè)量精度、擴(kuò)大測(cè)量范圍以及增強(qiáng)量水設(shè)施的排污排沙能力等都需進(jìn)行深入研究。本文結(jié)合長喉道量水槽和無喉道量水槽在四川省升鐘灌區(qū)南充干渠上的設(shè)計(jì)應(yīng)用，在現(xiàn)有量水設(shè)施的基礎(chǔ)上提出了一種新的適于矩形渠道

2、的V形直壁式量水槽，并對(duì)其進(jìn)行了理論分析、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究。主要研究成果和結(jié)論如下： (1)對(duì)現(xiàn)有量水設(shè)施的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了較為系統(tǒng)的總結(jié)和歸納。 (2)對(duì)長喉道和無喉道量水槽在升鐘灌區(qū)南充干渠上的應(yīng)用進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。 (3)利用臨界水深理論，結(jié)合能量方程對(duì)新型的V形直壁式量水槽的量水原理進(jìn)行了理論分析，并推導(dǎo)出了相應(yīng)的流量計(jì)算公式。通過模型試驗(yàn)，對(duì)V形直壁式量水槽體型進(jìn)行了優(yōu)化，并率定了理論公式中的流量系數(shù)

3、的關(guān)系式。實(shí)測(cè)表明，V形直壁式量水槽的測(cè)流關(guān)鍵是在喉道段形成臨界水深；當(dāng)體型確定之后，根據(jù)上游行近斷面的水深，就可以用理論公式算出此時(shí)通過量水槽的實(shí)際流量。 (4)采用標(biāo)準(zhǔn)的k-ε紊流模型，引入VOF法對(duì)V形直壁式量水槽在各工況下的流場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，得到了V形直壁式量水槽不同工況下的沿程水面線、速度等重要水力參數(shù)；數(shù)值模擬結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。 (5)通過試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬，進(jìn)一步探明了V型直壁式量水槽的水力