明渠流量測量方法及裝置研究.pdf

1、明渠廣泛運用于工業(yè)廢水、城市污水、農(nóng)業(yè)灌溉及公路排水系統(tǒng)中。目前,國內(nèi)外對于明渠流量測量廣泛采用流速面積法,但該方法測點多,測量時間長,嚴重影響了測量的效率。針對以上不足,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量方法,并設計了測量裝置。
　　為了研究明渠斷面流速分布,首先通過Solidworks建立了三維模型,采用CFD方法進行了數(shù)值模擬,設置不同的入口流速及壁面粗糙度,研究了壁面粗糙度對流速分布和水深的影響。

2、然后根據(jù)計算結(jié)果分析了斷面流速分布的特點,采用最小二乘法建立了斷面流速分布模型,并通過實驗驗證了模型的可靠性。
　　在建立明渠斷面流速分布模型的基礎上,提出K修正系數(shù)的明渠斷面流量測量方法,設計了明渠流量測量裝置。裝置采用模塊化的設計思路,實現(xiàn)了測量系統(tǒng)的硬件和軟件設計。在硬件方面設計了PLC控制及其外圍電路、特征點定位電路、流速測量電路及液位測量電路,用于斷面流速、液位信號的處理;在軟件方面設計了 PLC控制軟件程序,實現(xiàn)信號采

3、樣及數(shù)據(jù)傳輸;同時采用LabVIEW設計上位機軟件,用于明渠斷面流量的計算,并實現(xiàn)可視化的實時監(jiān)控與數(shù)據(jù)共享。
　　對設計的裝置樣機進行實驗研究,與堰槽經(jīng)驗公式法及流速面積法測量的結(jié)果進行了對比,結(jié)果表明該明渠流量測量方法的測量誤差優(yōu)于其他兩種方法,可作為明渠流量計的校準裝置。
　　最后,針對明渠流量測量不確定度評定的不足,將擬合的流速分布模型引入不確定度評定中,有效的解決了邊壁流速盲區(qū)、測點和垂線數(shù)不足引入的不確定度分量,