网站首页  词典首页

请输入您要查询的论文：

　

标题 河道流量测量技术的研究进展
范文
摘 要：流体力学作为力学的一个分支，其研究对象顾名思义是流体比如液体，气体及流体内部的机械流动。想要很好的研究这门科学，实验是必不可少的。而流量的测量在实验流体力学中最基本，也是不可或缺的一部分。流量计是流量测量的主要工具，随着时间的推移，流量计向着精密化、小型化的趋势发展。随着集成电路和计算机在流体力学实验中的广泛运用，超声波和光学流量计也得到了广泛的使用，进一步提高了流量测量的能力。本文主要针对明渠水流介绍了几种流量测量方法及其测量工具和使用的范围，并对测量技术的发展阐述了自己的理解。
关键词：明渠水流；实验流体力学；流量测量流量计；流速仪
1 测量方法（流量计）
1.1 流速-水位法
流速水位法其测量方法的核心为明渠断面流速分布经验公式，测量其断面某点流速，断面的水位，床底的高程，通过计算获得其断面流量。其具体方法为将断面分成若干个分区，测得断面某点的流速，水位及床底高程之后，基于断面垂线流速分布规律及测点位置、测点流速和水深值，得到流速测点所在垂线的平均流速，再由垂向流速的纵向分布规律的到各个分区的中垂线的平均流速，进而即可算出各分区的断面流量，求和后既得断面总流量。其流量计算公式为：
1.2 堰槽法
堰槽法基于较稳定的转换公式，将测得的水深通过计算从而得到流量，可以使用的堰槽主要有三角形薄壁堰、矩形薄壁堰、宽顶堰、巴歇尔槽。具体的方法为：使水流通过收缩的过水断面加以控制，水流通过最狭窄的部分水流从缓流变为急流的过度即为临界流，从而可以得到一个较为稳定的水位流量关系，可以用来计算流量。其计算公式为：
该方法经济且有效，但是前提是流量水位的关系式是稳定的，但现实情况中，水位流量关系式随着时间变化而变化的。
1.3 电磁感应法
基于法拉利电磁感应定律，其具体方法是讲一个线圈横埋在河床底部在水下形成一个磁场。水流穿过线圈，切割垂向磁感线产生电磁感应使得河流两边产生少量电动势，测量得到所产生的电动势。河宽，断面流速，磁场强度与所测得的电动势成正比，根据法拉利电磁感应定律：e=Bvb，式中，B：磁场的磁通量；v：断面平均流速：e：感应电动势；b：导体长度，对于明渠河道来说b即是渠道的宽度。
1.4 声学时差法
声音在水中的传播速度受水温、盐度、含沙量等因素的影响，在同一河道中，上述的因素基本保持一致。当声音在水流中顺水传播时，其传播速度等于声音在静水中的传播速度加上水流速度，当声音在水流中逆水传播时，其传播速度等于其在静水中的传播速度减去水流速度。将这两种传播情况中的时差测出，从而能够得出水流流速。实验中将声学换能器相距L装在上下游，先从上游换能器向下游换能器发射声波，测出传播的时间，换一个方向再测一次得到下游到上游传播时间，其断面平均流速计算公式：，为上下游
换能器连线与断面之间的夹角。再用流速面积法运用算得的流速和断面面积的到水流的流量。
1.5 多普勒声学法
当超声波在水流中以某一频率传播时，遇到水流中的悬移质或者气泡时，会以另一种频率反射回来，测得其两种频率的差值便可计算出这些反射物在水中的速度。这种超声波遇反射物后的频率变化叫做多普勒频移。通常可将超声波发射和接收装置安装在船上沿断面行驶，测得整个断面的平均流速，再由流速面积法求得水流的流量。
1.6 等面积流速仪法
在渠道的过水断面上，人工修建一个量水涵洞，使这个涵洞不管水位变高变低都浸没在水中，使其一直保持在满贯状态。因为量水涵洞通常较小，形状规则，使用特定的流速仪能够很方便的测得流速，且能长期进行测量工作，并能输出自动记录信号，根据流速面积法便能得到该量水涵洞的流量，该涵洞的流量即可代表其所在过水断面的流量大小。
1.7 热式流量计
其原理流体被外热源加热管道加热产生温度场的变化，在通过换算来得到流场的流量，加热流体温度上升到某一数值需要的内能和流体质量的关系，来得到流体的质量与流量的一种方法。这种方法现在较多用的是托马斯流量计和边界流层流量计，托马斯流量计适用于气体流体，而边界流层流量计既使用与气体也适用。这里我们着重的介绍下边界层流量计，边界层流量计是一种非接触性流量计。接触性流量计直接与流体接触，久而久之容易腐蚀、磨损甚至爆裂。而非接触流量计就很好的预防了上面的问题。边界流层流量计的加热线圈绕在管壁外侧，分别在上下游管道外侧加装两个温度传感器。流体和热源不直接接触，中间通过管壁和流动边界层导热。其热能流量转换公式为：
热分布式流量计，其结构是在去外侧绕有两个对称的阻值的相同的线圈，外加两个相同电阻，组成一个直流电桥，这两个线圈既可以加温也可以测温，向电桥通电即可对流体加热，对于静止液体加热时，两个线圈的温度相等。对于流动的液体加热时，上游线圈的温度逐渐降低，下游线圈的温度逐渐上升。由于金属材料的电阻与温度成正比，所以这里我们测得两个线圈此时的电阻即可的到他们的温度，其温差流量关系如下式：
2 对河道流量测量技术发展的认识
对于流量的测量我监控是水资源管理和调度的必要环节，间接对人们的日常生活和功能生产具有重要影响。所以对流量测量的精度，时效性，可行性提出了新的要求。传统的测量方法如流速面积法虽具有较高的精度，但是自动化程度太低，需要大量的人工操作，且无法做到对于水流流量情况的实时监控。随着科学技术的快速发展，特别是传感技术的完善，使得流量测量技术有了很多新的手段，就如本文中介绍的电磁感应法，声学时差法，多普勒声学法，热传导法等，测量仪器结构日趋简单，其中节流件和转动件较少保证了它的长期工作，便于安装，自动化程度较高，能对流量进行实时监控，且具有较高的精度。
参考文献
[1]邓教学，叶爱中，童洪福，徐静，毛玉娜，马凤.河道流量测量与计算方法研究.中国农村水利水电·2015（06）：70-74
[2]胡云进，陈国伟，都会彩.明渠规则断面流量测量方法研究.水文.2009（09）：39-41
[3]蔡甫款.明渠流量测量的关键技术研究.浙江大学，2003（03）
[4]姚永熙.明渠流量測验方法和自动测流仪器.水利水文自动化，2003（01）：1-9
[5]徐俊林，陈红勋，马峥.明渠流量计算的研究现状和进展.上海大学学报（自然科学版），2003（06）：239-242
[6]赖世嘉.溶液測流电導滴定确定流量法.水文，1958（12）：17-19
[7]姚永熙，陆燕.声学时差法流量计在明渠流量测验中的应用.水利水文自动化，2006（05）：1-5
[8]范文辉.基于传热原理的高温低流速液体流量测量技术研究.哈尔滨工业大学，2009（3）
[9]刘兆年，阎昌琪，尹莹.非能动余热排出换热器传热特性研究.应用科技，2007，34（9）19-21
[10]黄步余，顾祥柏等.热质量流量计及其应用.石油化工自动化，1998， 4（46）：46-50
作者简介
黄志豪（1994-），男，江苏高邮人，汉族，扬州大学水利与能源动力科学学院，研究生在读，研究方向：水力学及河流动力学。
随便看

　

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。

　

Copyright © 2004-2023 puapp.net All Rights Reserved
更新时间：2024/12/23 9:32:41