基于跌坎压力自相似分布的明渠水深-流量关系推求

明渠流量计量是高效灌溉、合理分配水资源和进行用水有效管理的重要手段。跌水是常见的明渠水流上下游衔接的水利设施。当跌落水流不受跌坎下游水流影响时形成自由跌流，可用于明渠流量的精确计量。受自由跌流影响，跌坎断面水流由缓流向急流转变，压力分布显著偏离静水压力分布规律。而获得跌坎压力分布及其准确描述方程则正是明渠自由跌流流量公式推求的关键，其准确与否决定了利用跌流进行流量计量的精度。本文首先通过模型试验和数值计算对矩形明渠自由跌流的断面压力分布特征进行研究，而后利用理论推导建立了明渠跌流的水深-流量关系公式。研究发现明渠跌水跌坎断面压力呈典型自相似分布规律，其无量纲压力值分布倾向于一条曲线，压力最大值为0.238 he (跌坎水深），出现在竖向距跌坎0.209 he水深处，并且压力自相似分布规律与明渠流量、渠道底坡和边壁糙率无关。在此基础上，结合幂函数和尾迹函数提出了描述跌坎断面压力分布的函数方程，并给出了最大压力和最大压力位置的计算公式，然后根据动量方程和流量连续方程推求了明渠自由跌流的流量计算公式。最后，对本文和其他研究者提出的流量计算公式采用试验数据进行了对比分析，结果表明本文提出的流量公式在明渠底坡Q = 5~100 L/s, S = -0.0112~0.0534, n = 0.093~0.0193的研究范围内，具有更高的精度和适用性，计算误差在±5%之内，可适用于该流量、底坡和边壁糙率范围内矩形明渠自由跌流的流量精确计算。本文研究结果对于利用自由跌流进行明渠流量计量提供了理论与技术支撑，具有重要的工程应用价值。     

梯拱形渠道流速横向分布规律及流量量测

新疆吐鲁番地区地理及径流、泥沙条件独特,干支渠一般都采用梯拱形断面型式．通过对该地区主要于支渠流量系统观测资料的统计分析,借助二元明渠紊流掺长理论,建立了梯拱形渠道流速横向分布公式．大量不同梯拱形渠道、不同流量的流速实测数据分析和验证表明,理论与实测流速横向分布都符合对数分布规律,利用多变量回归分析,确定了流速横向分布系数a、b值．在此基础上,推导出梯拱形明渠断面平均流速计算公式,计算值与实测值误差较小,并给出了修正系数的确定方法．根据提出的明渠流速公式,进一步建立了灌区渠系中流量连续测量的实用方法和工作流程,简化了明渠测流工作,降低了量测成本,提高了测流精度．     

智能数显腰轮流量计

将单片微型计算机技术与罗茨测量技术相结合，采用非接触式传感器，实现了流量计在全量程范围内的误差自动补偿与修正．该流量计自带发信器，且具有全封闭和可拆特点，可显示累和流量值与瞬时流量值，并能进行远传测量．     

明渠断面流速与边壁切应力相关的试验研究

根据Ｐｒａｎｄｔｌ理论关于对数流速分布的假定,利用间接测量法测量了相同流量不同水深情况下明渠底部的切应力分布．结果显示,在明渠边壁糙率突然减少的两边流速分布和边壁切应力均有最大值．根据作者的试验结果,给出了槽底平均切应力τ０与明渠流弗汝德数Ｆｒ的相关关系,可供参考．     

基于巴塞尔模型的流体自动化计量系统

采用巴塞尔测水槽（PARSHLL FLUME）作测量模型、电容液位计作传感器，应用单片机技术，设计适用于大流量流体的自动化计量系统。     

桐子林导流明渠体型优化数值模拟研究

针对大单宽流量导流明渠体型优化难度高,下游消能防冲设计困难,物理模型难以详细测量水流流态和冲刷特性等主要问题,采用紊流数学模型方法对不同体型明渠水流流动和下游天然河道流场进行了3维数值模拟.结果表明,计算值与试验值吻合良好.通过对比3种体型下明渠的流速分布特性和冲刷特性,获得了模型试验难以测量的流场详细信息,为明渠的体型优化提供了重要参考.研究表明,将数值模拟技术应用于导流明渠的体型优化研究中具有独特优势.     

摄像机结合图像处理技术实现明渠流速测量

本文用普通数码摄像机结合计算机图像处理技术,实现了对明渠恒定流水面流速的测量,并将测量结果与通过流量测定、计算获得的断面平均流速进行了比较,验证了方法的可行性.     

导流明渠流速与底宽及流量的非线性关系

建立了用于模拟导流明渠流场的平面二维水流数学模型,采用局部连续非规则网格划分计算区域,有限体积法求解水深积分方程,显式MacCormack预测-校正格式步进计算.利用物理模型的测量数据对数学模型进行验证,数值模拟结果与测量数据吻合较好,表明建立的数学模型能合理地模拟明渠内的水流.通过模拟一系列底宽导流明渠内的流场,得到了底宽一定时明渠最大流速随流量的变化关系,以及流量一定时明渠最大流速随底宽变化的斜率,进而得到了斜率与流量之间的非线性关系,研究成果可为导流明渠的设计提供依据.     

集散测控技术在啤酒发酵工艺过程中的应用

采用集散测控技术对啤酒发酵过程中温度、压力、液位及流量等工艺参数进行实时测量和控制，测控系统由工控机、测量单元、控制单元组成．运行结果表明，系统稳定可靠，可准确控制啤酒发酵工艺过程，提高啤酒质量．     

依特巴流量传感器

北京欧米特科技发展有限公司生产的依特巴(Itabar)流量传感器属于差压式流量测量传感器，适用于液体、气体和蒸汽流量的测量。     

明渠流速分布经验公式及其在高洪测流中的应用

对二维明渠均匀流流速分布公式进行修正,根据普朗特半经验半理论流速分布公式导出二次抛物线分布的经验公式,并由此公式推导出表面流速与平均流速的关系,经实验室及天然河流7个水文站实测流速分布资料验证,其相对误差在2%以下,满足工程界的精度要求,这对减少洪水期测流的工作量,提高测流的精度具有实际应用价值。     

用涡轮流量计测量挥发制冷剂液体流量

制冷剂流量测量是直接蒸发冷凝抉热器性能试验研究的关键.采取什么样的测量手段可达到较高的精度是人们正在探索的问题.本文经过分析与比较.选用涡轮流量计作为直接蒸发冷凝换热器试验台中测量制冷剂流量的仪表,并提出了用量热器标定涡轮流量计.试验结果表明:用这种流量计测量挥发制冷剂流量可达到较高的精度.流量计标定方法也是正确合理的.本文还对制冷剂含油量进行了抽样试验,试验结果表明:制冷剂含油浓度用较为简便、廉价的方法测定是完全可行的.     

数字图象处理技术在悬沙浓度测量中的应用

本文针对悬沙浓度沿水深分布的特点，通过探索悬沙农度与图象灰度的关系，提出了一种利用数字图象处理技术测量明渠悬沙浓度的方法，并将测量成果与广泛应用的扩散理论计算结果进行了比较，两者基本吻合，这说明该项技术在用于悬沙浓度测量时，不失为一种有效方法。随着计算机图象处理和摄像技术的不断发展，本文所述方法在测量精度和适用范围方面还将不断提高，并可望用于实验研究和工程实践中。     

明渠瞬时床面切应力粒子图像测量技术

床面切应力瞬时值的实验测量极为重要但富有挑战.为了利用粒子图像技术准确测量瞬时床面切应力,采用模拟不同图像和流动参数的合成粒子图片对粒子图像测速技术(PIV)、粒子图像示踪技术(PTV)和直线相关PIV技术(LCPIV)的测量精度进行分析,发现各技术在床面附近的测量精度均因床面影响而变差,其中,PIV技术受影响的范围距...     

预制“U”型混凝土渠道断面优化设计

当前农田灌溉水有利用系数低、节水潜力大的特点,据此,可根据渠首流量、借助计算机辅助设计软件和明渠均匀流公式率定“U”型渠道水力最优断面,并从投资、制作、施工等各个方面对U型预制混凝土渠道进行优化断面设计,具有施工方便、造价低廉、质量可靠、节水等效益,可推广应用．     

用PIV测量含淹没刚性植物明渠水流流速场

含植物河道流速的分布很复杂,植物的种类、刚度特性、分布情况以及高度等都将影响到河道水流流速分布.目前,对含有植物明渠流流速分布的研究大多是逐点测得的过流断面上垂线沿流向的纵向流速分布,极少有人对含有植物明渠流的全场流速进行有效的测量研究.为了准确把握含植物河道水流的流速分布,对含植物河道水流进行全场的流速测量显得尤为重要.叙述了采用现代先进的测试手段,用标准PIV测量含淹没刚性植物明渠水流沿流向垂直平面内的流速场分布规律,以期能给人以新的认识.     

基于PIV的明渠紊流压强场测量技术研究

基于粒子图像测速（PIV）的压强场测量技术可实现流动内部瞬时压强的非接触式、高时空分辨率、全场测量。本文采用欧拉法根据时间解析的速度场重构压强梯度场,再采用虚拟边界全向积分法结合边界条件得到压强场,实现了基于PIV的明渠紊流压强场测量技术。为了使用基于PIV的压强场测量技术准确测量明渠紊流压强场,利用时间解析的明渠紊流直接数值模拟数据和PIV速度场对该测量技术的精度、误差来源及主要影响因素进行了分析。基于本文数据,发现该测量技术的测量结果几乎无平均偏差,但均方根误差相对较大约为25%;通过分析由速度场重构压强梯度场及由压强梯度场积分得到压强场两个阶段的测量误差表明,压强场测量误差主要发生在由速度场重构压强梯度场这一阶段,主要受流场测量参数和边界条件给定方法的影响。进一步分析了上述主要影响因素对压强测量误差的影响规律,发现压强场测量误差随流场采样间隔的增加而增大,随流场测点间距的增加先减小后增大;基于本文数据得到在内尺度无量纲测点间距约为7时误差最小,但该测点间距最优值的普适性尚待更多数据支撑;在矩形测量区域边界4个角点布置压强边界点时,压强场测量误差会显著降低。将该压强场测量技术初步应用于明渠均匀紊流,发现时均压强测量结果较为准确,压强紊动强度测量结果误差相对较大,但垂向分布趋势接近。研究结论为明渠紊流压强场的实验测量提供理论依据和实践参考。     

立方抛物线形渠道水力最优断面的计算

根据明渠均匀流理论,推求了立方抛物线形渠道正常水深与流量关系的计算公式及其水力最优断面所满足的条件.与其他形式断面渠道的比较结果表明,立方抛物线形断面渠道也是一种水力较优的输水渠道.     

有限单元法在明渠水流长波上的应用

水力学中明渠非恒定流的求解，由于数学上的困难，目前尚无较为完善的定量解。作为一种定性分析，有限单元法对描述明渠非恒定流长波的传播给出了满意的结果。