明渠流量測(cè)量方法及裝置研究.pdf

1、明渠廣泛運(yùn)用于工業(yè)廢水、城市污水、農(nóng)業(yè)灌溉及公路排水系統(tǒng)中。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)于明渠流量測(cè)量廣泛采用流速面積法,但該方法測(cè)點(diǎn)多,測(cè)量時(shí)間長(zhǎng),嚴(yán)重影響了測(cè)量的效率。針對(duì)以上不足,本文研究了明渠斷面的流速分布特征,提出了一種新型明渠流量測(cè)量方法,并設(shè)計(jì)了測(cè)量裝置。
　　為了研究明渠斷面流速分布,首先通過(guò)Solidworks建立了三維模型,采用CFD方法進(jìn)行了數(shù)值模擬,設(shè)置不同的入口流速及壁面粗糙度,研究了壁面粗糙度對(duì)流速分布和水深的影響。

2、然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析了斷面流速分布的特點(diǎn),采用最小二乘法建立了斷面流速分布模型,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的可靠性。
　　在建立明渠斷面流速分布模型的基礎(chǔ)上,提出K修正系數(shù)的明渠斷面流量測(cè)量方法,設(shè)計(jì)了明渠流量測(cè)量裝置。裝置采用模塊化的設(shè)計(jì)思路,實(shí)現(xiàn)了測(cè)量系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。在硬件方面設(shè)計(jì)了PLC控制及其外圍電路、特征點(diǎn)定位電路、流速測(cè)量電路及液位測(cè)量電路,用于斷面流速、液位信號(hào)的處理;在軟件方面設(shè)計(jì)了 PLC控制軟件程序,實(shí)現(xiàn)信號(hào)采

3、樣及數(shù)據(jù)傳輸;同時(shí)采用LabVIEW設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件,用于明渠斷面流量的計(jì)算,并實(shí)現(xiàn)可視化的實(shí)時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)共享。
　　對(duì)設(shè)計(jì)的裝置樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,與堰槽經(jīng)驗(yàn)公式法及流速面積法測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明該明渠流量測(cè)量方法的測(cè)量誤差優(yōu)于其他兩種方法,可作為明渠流量計(jì)的校準(zhǔn)裝置。
　　最后,針對(duì)明渠流量測(cè)量不確定度評(píng)定的不足,將擬合的流速分布模型引入不確定度評(píng)定中,有效的解決了邊壁流速盲區(qū)、測(cè)點(diǎn)和垂線數(shù)不足引入的不確定度分量,