矩形渠道机翼形量水槽试验研究

【摘要】： 本文在总结灌区量水技术的基础上,指出了目前量水设施普遍存在的问题,并对一种新型的流线型量水槽—机翼形量水槽进行试验研究。为了分析论证其量水性能的优劣和应用的可行性,本文选取了不同类型的机翼形量水槽在矩形渠道上进行试验,取得了初步的研究成果。 通过试验和量纲分析,得到了矩形渠道机翼形量水槽在自由出流状态下的流量公式,无量纲式较好地反映了该量水槽不同收缩比时相对临界水深hk/bC与相对上游水深h/bC之间的指数函数关系.根据量纲分析建立的流量公式满足量纲和谐性,且流量公式简明实用,测流精度较高,流量的平均相对误差为0.47%。在底坎式机翼形量水槽时,平均相对误差为1.44%. 机翼形量水槽的临界淹没度较高,临界淹没度随着收缩比和流量的变化而变化。在试验收缩比的范围内,临界淹没度的变化范围为0.77～0.89,均值可达0.84,能在较大范围内保证机翼形量水槽在自由出流状态下工作。机翼形量水槽的水头损失不大,水头损失约占上游总水头的14%左右。试验表明机翼形量水槽的佛汝德数Fr与流量和收缩比有关,佛汝德数Fr随流量和收缩比的增大而增大。在试验收缩比的范围内,机翼形量水槽的佛汝德数Fr均小于0.35,完全可以满足保证量水槽的测流精度。另外,机翼形量水槽对水流的阻力小,槽前壅水高度一般不超过10cm。 通过对机翼形量水槽在矩形渠道上的试验和对量水性能进行分析,机翼形量水槽具有测流精度较高,流量计算公式简捷,水流阻力小,临界淹没度较高,水头损失不大,结构简单、测流幅度大等优点。初步研究表明:机翼形量水槽是适合矩形渠道上测流的新型量水设备,有较好的推广应用前景。