灌區(qū)量水槽試驗與數(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)濟自立灌排區(qū)的試點和推廣，使得灌區(qū)的量水任務更加繁重；同時，對灌區(qū)的量水建筑物提出了更高的要求。 在農業(yè)灌溉和工業(yè)及生活取水明渠計量中，如何進一步提高測量精度、擴大測量范圍以及增強量水設施的排污排沙能力等都需進行深入研究。本文結合長喉道量水槽和無喉道量水槽在四川省升鐘灌區(qū)南充干渠上的設計應用，在現(xiàn)有量水設施的基礎上提出了一種新的適于矩形渠道

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

3、的關系式。實測表明，V形直壁式量水槽的測流關鍵是在喉道段形成臨界水深；當體型確定之后，根據(jù)上游行近斷面的水深，就可以用理論公式算出此時通過量水槽的實際流量。 (4)采用標準的k-ε紊流模型，引入VOF法對V形直壁式量水槽在各工況下的流場進行了三維數(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)值模擬結果與模型試驗結果吻合良好。 (5)通過試驗研究和數(shù)值模擬，進一步探明了V型直壁式量水槽的水力