仿机翼形便携式量水槽水力特性试验与数值模拟

来源：农业工程学报杂志2021年第12期北京时间：

作者：贺梦杨,尚海鑫,张宽地,凌鹏,

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，末级小截面灌区的精准测流则更为关键。该研究在机翼形量水槽的基础上，提出结构更为简单的仿机翼形量水设备。水工模型试验于西北农林科技大学水工与水力学实验室进行，试验渠道为17 m×70 cm×100 cm的矩形断面有机玻璃渠道，量水槽模型均采用空心木制材料制作。试验设计1组翼长、6组收缩比、7组流量，共42种试验方案。在水工模型试验的基础上，采用FLOW-3D软件补充了多组模型进行数值模拟，验证模拟准确性后，对其水力性能进行分析：上游佛汝德数小于0.5，喉口位置产生临界流，下游重新恢复缓流状态；壅水高度均值3.25 cm，最大值6.32 cm，最小值0.46 cm；水工模型试验与数值模拟共获得84组数据，依据机翼形量水槽的测流公式推导，得到仿机翼形便携式量水槽的测流公式，其平均相对误差为6.34%。仿机翼形便携式量水槽建议选择收缩比0.606～0.709、翼长65～80 cm。研究表明简化并没有改变机翼形量水槽原有的优点，可以保证测流渠道的安全性。该研究可改进量水方法，提高用水效率，对于促进中国灌区小截面便携式量水槽的推广具有实用价值。

关键词：流量测量, 数值模拟, 便携式设备, 仿机翼形, 矩形渠道