基于悬垂平板偏转角的明渠流量估算模型及验证

• 作者: 何君岩 张维乐 徐茹 杜村 王文娥 胡笑涛 谢祥薇
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 渠道 角度 流量 绕流阻力 受力方向 闸孔出流
• 年，卷（期）: 2019,（19）
• 所属期刊栏目: 农业水土工程
• 页码范围: 168-175
• 页数: 8页
• 分类号: TV93
• 字数: 5913字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.19.020

摘要

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.