基于FLOW-3D的田间便携式短喉槽水力性能数值模拟

来源：农业工程学报杂志2016年第3期北京时间：

作者：肖苡辀,王文娥,胡笑涛,

摘要：田间量水是实现灌区计划用水和节水农业的关键技术，但由于试验条件、测量方法和精度的限制，传统的水工模型试验分析田间量水设施的水力性能存在一定局限性。该文基于FLOW-3D软件，采用RNG k-ε三维湍流模型、TruVOF方法、FAVOR（fractional area volume obstacle representation）技术模拟喉口宽度为51 mm的田间便携式短喉槽过槽水流的三维流场。与试验结果对比表明：过流能力、水流流态以及水深与试验结果较为吻合，误差小于10%，采用的数值模拟方法能够有效地模拟田间便携式短喉槽水力性能，在确定数值模拟可靠性的前提下，对其水力性能进行分析。数值模拟结果显示：佛汝德数、流速在自由出流工况下沿程增大，在淹没出流条件下先增大后减小，并由佛汝德数分析结果确定了临界水深断面所在区域为喉口段后半部分；通过回归分析得到的田间便携式短喉槽上游水深与流量计算公式最大测流误差为?5.63%，满足灌区量水精度的要求；该量水槽最大水头损失占总水头的12.10%，相比于长喉道量水槽的13%较小。该研究对提高量水设备研发效率、降低研发成本与周期、促进中国灌区流量精准测量设备的推广具有实用价值。

关键词：水工建筑物, 佛汝德数, 流速, 水头损失, 便携式短喉槽, 数值模拟