基于悬垂平板偏转角的明渠流量估算模型及验证

• Published in: 农业工程学报 Vol. 35; no. 19; pp. 168 - 175
• Main Authors: 王文娥, 张维乐, 胡笑涛, 谢祥薇, 杜村, 何君岩, 徐茹
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西北农林科技大学旱区农业工程教育部重点实验室,杨凌,712100 01.10.2019
• Subjects: 流量; 受力方向; 角度; flow resistance; 绕流阻力; angle; canal; stress direction; brake orfice outflow; flow rate; 渠道; 闸孔出流
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.020

TV93; 针对平板量水设施缺乏适用性广泛的流量计算模型,该文从2个角度提出流量估算模型,首先分析绕轴自由旋转薄平板在水中的受力,根据升力简化为竖直方向静水压力设想,提出压力体计算假设,根据动量定理与力矩平衡公式得到了流量、角度、水深三者的理论关系式,通过U型和矩形渠道进行试验,验证假设合理性;根据闸孔出流流量公式针对矩形渠道建立闸孔出流半径验计算模型,拟合得出半径验流量公式.对于第1种模型,对于U型渠道,2种压力体假设均适用于流量计算,除流量小于10 L/s时,相对误差超过10%,其他均小于10%,流量大于17 L/s时误差均在5%左右;对于矩形渠道,仅假设1适用流量计算,假设2不成立,应用假设1计算压力体时,当流量较小(10 L/s左右)时的个别工况误差会偏大,大部分工况下计算误差均小于10%;对于闸孔出流计算模型,计算流量与实测流量之间最大误差不超过18%,大部分工况下计算误差在10%以下.当悬垂薄平板与明渠横断面等大时,来流量与偏转角度存在单值对应关系,角度随着来流量的增大而增大;同一流量下,板前后水深比、板前与下游水深比分别与偏转角度呈现出单独的函数关系,板前后水深比、板前与下游水深比随着平板偏转角度的增大而减小,但减小幅度变缓.对于不同流量,板前后水深比、板前与下游水深比随着角度增大而增大,但增大幅度变缓.研究可为灌区量水设施设计及应用提供新思路.