【技术实现步骤摘要】
一种基于中心圆柱矩形槽比尺效应的渠道测流法
[0001]本专利技术涉及一种基于中心圆柱矩形槽比尺效应的渠道测流法，属于水利工程
技术介绍
[0002]灌区用水管理对灌区的建设至关重要，灌区用水管理主要指灌溉水量、流量和灌水时间的合理调节与分配，从而发挥灌排工程效益、有效地利用灌溉水源、提高灌水质量和效率、促进农业稳产高产。近年来国家大力主导灌区智慧化、智能化发展，其内在含义在于通过先进技术改革灌区的传统作业方式，那么精确测试灌区的各项基本参数就显得尤为重要，只有当灌溉水量和渠道流量测试准确了，才能真正意义上实现灌区智慧化和智能化。目前灌区量水常用的方法有：利用渠系建筑物量水；利用特设的量水设施量水；利用流速仪测水等。但这些方法测流过程繁琐、花费时间较长、测量精度较差，很难在灌区中推广使用。随着现代化进程的加快，超声波流量计、电磁流量计等也能在灌区中有所应用，但其造价昂贵，维护保养成本高，局限了其在灌区中广泛应用。那么如何简单准确地测试灌区的渠道流量成为一个难题。
[0003]国内外学者在矩形水槽中设置阻碍物...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于中心圆柱矩形槽比尺效应的渠道测流法，通过设置了中心圆柱的矩形槽来预测渠道流量，建立测流方法并提高预测精度，其特征在于：具体步骤如下：步骤1：建立中心圆柱矩形槽的物理试验模型并进行物理模型试验，矩形槽过流断面为矩形，底宽为B，高度为M，当水流流动稳定后采集圆柱正前端淹没水深的高度；步骤2：对物理模型试验的中心圆柱矩形槽进行数值模拟计算，建立中心圆柱矩形槽的几何模型，并进行划分网格，输出计算文件，导入Fluent进行数值计算，导出计算结果，通过CFD
‑
Post进行后处理，采集数据；步骤3：从步骤2中若干数值计算结果找出与步骤1中测试水深相近的计算工况，输出对应的网格尺寸、湍流模型、数值算法；步骤4：对试验模型放大λ倍，并对放大λ倍的中心圆柱矩形槽在不同收缩度条件下分别进行几何建模及CFD计算，采用CFD
‑
Post对计算结果进行后处理，输出不同工况条件下圆柱正前端淹没水深h、流道收缩后的过流宽度B
c
及对应的计算流量Q，下标c表示收缩条件；步骤5：采用SPSS软件对步骤4输出的圆柱正前端淹没水深h、流道收缩后的过流宽度B
c
及对应的计算流量Q，结合理论公式Q＝a(B
c2.5
)(g
0.5
)(h/B
c
)
b
进行非线性处理，分别输出不同比尺λ条件下的系数a和b，再采用Origin对系数a、b与λ进行拟合分析并输出其函数关系；步骤6：将系数a、b与λ的拟合关系式带入理论公式，即可得到考虑比尺效应影响的矩形槽中实时流量的表达式；步骤7：对需要测流的渠道进行实地勘测，量测渠道底宽W，对步骤1中模型进行放大得到原型中心圆柱矩形槽，放大倍数λ0=W/B，将放大λ0倍的中心圆柱矩形槽安置在渠道中，当水流稳定后，测得中心圆柱正前端淹没水深h和对应的收缩后矩形槽过流宽度Bc，与λ0一起带入步骤6中得到的实时流量表达式即可得到实时的渠道流量。2.根据权利要求1所述的一种基于中心圆柱矩形槽比尺效应的渠道测流法，其特征在于：所述步骤1中，中心圆柱矩形槽模型的材质采用透明有机玻璃，矩形槽的底部为水平放置，矩形槽过流断面为矩形，底宽为B，高度为M，中心圆柱直径为D，定义中心圆柱直径为D与矩形槽宽度B之比为收缩比r，模型试验时收缩度r为一个固定值，其取值范围为0.50≤r≤0.80，圆柱直径D、矩形槽底宽B、矩形槽高度M的单位为：cm，r为无量纲数。3.根据权利要求1所述的一种基于中心圆柱矩形槽比尺效应的渠道测流法，其特征在于：所述步骤1中，矩形槽长度L不小于10D，中心圆柱垂直于来流正方向的直径所在过流断面距进口断面的长度L
in
不小于7D、距出口断面的长度L
out
不小于3D，其中D为中心圆柱直径，cm，中心圆柱顺水流正方向直径所在断面与矩形槽中心对称面重叠。4.根据权利要求1所述的一种基于中心圆柱矩形槽比尺效应的渠道测流法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚莉，朱晓明，金鹏涛，叶晓慧，李金波，陈浩，顾信钦，周意恒，刘志峰，张思金，石先罗，任长江，斯静，吴建华，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：发明
国别省市：
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