dn50氨水流量計在有限流動水域（yù）浮體結構對水流結構的影響
點擊次數：1969 發布時間：2021-09-04 02:52:16
摘要:基（jī）於（yú）物理模型試驗，研究浮體結構在（zài）有限流動水域運行（háng）過程中對下遊水流流動結構產生的影響。在不同浮體結構（gòu）位置及來流條件下，對下遊水流（liú）結構特征斷麵的流速分布（bù）、流速不均勻係數以及回流區長度（dù）進行了測（cè）量分析。結果（guǒ）表明:浮體結構位置對流速分布及流速不均勻（yún）係（xì）數存在明顯（xiǎn）影響;來流條件的改（gǎi）變同樣對（duì）兩者有（yǒu）較大的影響，其影響隨著來流流量的增大而增（zēng）大;回流區（qū）的長度受浮體結構位置以及來流（liú）流量影響都較大。在實際工程中，應重點關注浮體結（jié）構位置及來流（liú）流量變化引起的水流流動（dòng）結構改變。
浮體結構閘（zhá）門（mén）作為一種（zhǒng）新型的環境友（yǒu）好型閘（zhá）門在（zài）平原水利防洪（hóng）工程中得到廣泛的應（yīng）用（yòng）。受邊界以及流動特性的影（yǐng）響，有（yǒu）限流動水域中的（de）浮體結構水（shuǐ）動（dòng）力變（biàn）化更為複雜，易導致浮體結構傾覆，從而影響工程安全（quán）。水流結構的變化對浮體結構穩定性起（qǐ）到關鍵作（zuò）用（yòng）。邢殿錄等對比無限和有限水域，認為有限水域中邊界的存在影響浮體結構的水動力係數。陸彥分析浮（fú）箱門在（zài）靜水和動水中的穩定性及其影響因素，對浮（fú）箱門在運行（háng）過程中的周圍水力特性進行描述，並給出（chū）了增加沉浮穩定性的措施。Johnson等采用物理模型試（shì）驗對淹沒狀態下的防波堤在周（zhōu）圍波浪以及水流作用下的影響進行（háng）分析，通過3種不（bú）同的數值模型對比並描述（shù）了浮式防波堤對周圍水流流態分布及波高的影響。傅宗（zōng）甫等（děng）基於水力（lì）學模型試驗，分析了新型浮體閘在動水（shuǐ）中沉浮的水力特性，得（dé）到不同位置下影響浮體閘穩定性的因素，同時（shí）提出提（tí）高浮體閘沉浮安全性的方（fāng）式。蘇禮邦對浮（fú）體啟閉閘門在流動水域中的運行進行了理論研究和模型試驗，得到浮體門受初始潮位影響較大、減小上下（xià）遊水頭（tóu）差可減小浮（fú）體門的受力從而提高穩定性的結論（lùn），為大型浮（fú）體門的結構設計和操作運行（háng）控（kòng）製提供了技術支持。Ｒey等采用試驗方法模擬了水流作（zuò）用下的淹沒平板的水力荷載，得到水流對（duì）反射係數及作用在平板上的水平力影響巨大、對垂直作用力卻影響微小的結論。Venugopal等得（dé）到不（bú）同浮體結構體型以及吃水（shuǐ）深（shēn）度對其表麵受力（lì）影響巨大。崔貞（zhēn）等（děng）采用物理模型試驗以及數（shù）值模擬對（duì）不（bú）同（tóng）浮體結（jié）構在不同水力特性下的水流結構以及傾（qīng）覆（fù）性進行研究，研究不同參數對浮體結（jié）構的影響（xiǎng），為有限流動水域中浮體（tǐ）結構的穩定性提供參考依據。以上研究（jiū）大多對浮（fú）體結構的穩定性及所（suǒ）受作用力進行研究，對水流結（jié）構及（jí）其影（yǐng）響因素研究較少。本文通過物理模型試驗，對不同來流條件（jiàn）下（xià）及不同位置下的浮體結構在有限動水作用下的下遊水流結構進行分析。通過對比不同來流以及位置下的水力特（tè）性，分別對特征斷（duàn）麵的流速分布特征、斷麵流速的不均勻係（xì）數以（yǐ）及回流區的變化特性進行比較分（fèn）析，以期為有限水域浮體結構在動水運行過程中的周圍水流變化特性（xìng）以及其穩定性分析提供依據。
1試驗（yàn）裝置及參數設計
1．1試（shì）驗裝置
為探（tàn）究浮體結構在不同位置以及不同來流流（liú）量（liàng）對下遊水流結構的（de）影響，在長、寬、高分別（bié）為（wéi）10.00m、0.30m和0.50m的有機（jī）玻璃水槽中進行物理模型試驗(圖1)。浮體結構位於水槽中（zhōng）間區域，通過閘門調速裝置對浮體結構的位置進行精確控製，對（duì）下遊區域（yù）流速采用ADV進行測速，並采用dn50氨水流（liú）量計進行流量監測。
1．2試驗參數設計
有限水域的浮體結構在不同來（lái）流動水中（zhōng）運行時，浮（fú）體結構位置的（de）改變會對流場產生影響，從而影（yǐng）響浮體結構的泄流（liú）能力以及穩定性。試驗過程（chéng）中固定浮體結構的體（tǐ）型不（bú）變(長L=0.20m，寬B=0.30m，高a=0.10m)，分別（bié）選（xuǎn）取4種不同來流流量Q及浮體結構位置e，控製浮體結構（gòu）在上、下遊水位不變的條件下進行試驗，具體試驗參數設計（jì）及說明見表1以及圖2。
2結果及分析
來自上遊的水體經（jīng）浮體結構的阻擋作用，水流繞流經浮體結構（gòu）的上部和下部區域通過，並在浮體結（jié）構背（bèi）水麵的下遊區域形成小範圍回流區，此處水流紊亂，流速（sù）分布不均勻。試驗過程中，對回流區沿水流方向的（de）長（zhǎng）度D(水槽縱向中心斷麵處，自浮（fú）體結構背水麵到沿水流方向流速（sù）為0的（de）*遠位置點)進行量（liàng）測。選取浮體結構下遊區域回流（liú）區中心點所在斷麵進行流速測量對比。流速測量斷麵位置A-A見圖（tú）3。
2．1不同浮體位置對斷麵流速分布（bù）的影響
圖4橫坐（zuò）標為斷麵水流方向流速，縱坐標為測點垂向位置與下遊水位的比值y/H'。隨著浮體（tǐ）結構位置的上升，*小斷麵流速位置同樣上升。以圖3(a)為例，當e=0.02m時，下遊斷麵位置自下而上呈現（xiàn）先減小、後增大（dà）的趨勢，在y/H'=0.40時流速達到*小，隨著浮體結（jié）構位置的上升，*小流速呈現向上偏移的趨勢。在斷麵位置y/H'=0.20時，隨著e的增大，流速（sù）呈現增（zēng）大的趨勢（shì）。當（dāng）e較小時，流經浮體（tǐ）結構下部進行下泄的水流較少，主流出現在浮體結構的上部，且在浮體結構的阻擋作用下出現回（huí）流區;隨著e上（shàng）升，主流（liú）偏向浮體結構下部區域，流速增大。與y/H'=0.20的流速分布正好相反，當y/H'=0.80時，流速分布隨著浮體位置的增大而減小。隨著e的增大，通過浮體結構下部泄流的水體增多，主流開始向下偏移。試驗過程中，浮體結構處於淹沒狀態，流速的分布隨著浮體（tǐ）位置（zhì）的改變呈現上大、中（zhōng）小、下（xià）大的分布趨（qū）勢，在浮體結構下遊區域（yù）形成回流區，回流區（qū）的位置隨著浮體結構的上升而上升。
2．2不同來流流量對斷麵流速（sù）分布的（de）影響
由圖5可知，當e相同時，斷麵*小流（liú）速發生的位（wèi）置相（xiàng）同，發生（shēng）在浮體結構下遊回流區位置。隨著來流流量的增大，流經浮體結構（gòu）下泄（xiè）的水（shuǐ）流流（liú）速在上層和下層水體中呈現增大的趨勢。浮體結構位置不變，由於受到浮體（tǐ）結構的擠壓（yā），上遊來流分別經過浮體結構上部、下部進行泄流，因此在下遊區域的上層、下層水體（tǐ）中，流速較大;受浮體結構的阻擋，浮體結（jié）構下遊區域形成回流區，流速較小。試驗過程中，由於控製浮體結構所在水域的上遊、下遊水位不發生變化，因此隨著來（lái）流流量的增大，流速呈現（xiàn）增大的趨勢。
2．3特（tè）征（zhēng）流速以及不均勻係數
流速沿斷麵分布的均勻特性可以通過流速分布不均勻係數進行表征，通（tōng）過所選取（qǔ）斷麵*大流速（sù）和（hé）*小流（liú）速的差值與該斷麵平均（jun1）流速的比值，δ值越大（dà）表明浮體結構的存在對水流斷麵流速（sù）的分布（bù）產生的影響較大。表2中，當來流流量相同時，流速的不均勻係數（shù）多（duō）數隨e的增大而（ér）減小。浮體結構位置較小時，主流為浮（fú）體結構上部的水流。隨著浮體結構位置的上升，來自上遊的水體逐（zhú）漸分（fèn）成浮體結構上部和下部的兩股主流，流速分布的不均性減小。浮體結構位置及所（suǒ）處水位條件相（xiàng）同時，來流流量的增大，區域的平均流速（sù）增大，因此流速不均勻性減小。
2．4回流區長度分析
表（biǎo）3中，當來流流量較小時(Q=0．015m3/s)，回流區的長度D隨著浮（fú）體結構位置的增大逐（zhú）漸增大（dà）;當來流流量（liàng）較大時(Q=0．024m3/s)，回流區的長度卻隨著浮（fú）體結構位置的增大呈現減小（xiǎo）的趨勢。試驗過程（chéng）中，當浮體結構（gòu）位置較高且來（lái）流較小時，浮體結構上下部區域的主流流速較小，回（huí）流區範圍較大;浮體結（jié）構位置不變時，來流流量增大，回（huí）流區長度減小。來流增加，下泄水流流速較大，並迅速將（jiāng）回流（liú）區內的水流帶入下遊區域，因此回流區長度（dù）反而呈現減小趨勢（shì）。
3結論
a．浮體結構下遊回流區水（shuǐ）流流速分布呈現上大、中（zhōng）小、下大的分布規律，受浮體結構位置的影（yǐng）響（xiǎng）較明顯;*小流速出現在浮體結構背水麵的下遊區域，且主流隨著浮體位置的變化而發生偏移。
b．來流流量的增大會引起整體（tǐ）流速增大，而*小流速發生（shēng）位置幾乎（hū）不受影（yǐng）響。
c．隨著浮（fú）體結構（gòu）位置的增大，流速的（de）不均勻係數多數呈減小趨勢。
d．不同位置的浮體結（jié）構對回（huí）流區的範圍存（cún）在影響，且隨著流量的變化而發（fā）生變化（huà）:流量較小時（shí）(Q=0.015m3/s)，隨著位置的增大回流（liú）區長度增大;流量較大時(Q=0．024m3/s)，回流區長度呈現（xiàn）減（jiǎn）小趨勢。在實際工程中，應注意由於浮體結構位（wèi）置（zhì）引起的水流結構改變，並通過合理調控來流流量確保浮體的安全。
HART協議在智能智能型氨水流量計應用中（zhōng）的優勢 詳（xiáng）解氨水流量計廠家現場檢（jiǎn）修的正確步驟及注意要領 流量（liàng）測量中優先考慮使用氨水流量計價錢的原因 高壓氨水管道流量計安裝時需要（yào）關（guān）注的要點 處理氨水流量計現場故障（zhàng）的（de）措施與標準步（bù）驟 氨水溶液管道流量計安裝過程中與（yǔ）管道的連接（jiē）方式 智能氨水流（liú）量計廠家產生流體噪音的原因（yīn）與電*關係（xì）分析 關於智能（néng）氨水流量計（jì）的常規的6種分類方法 管道測量介質的流體特（tè）征對氨水流量計價格的影響 影響氨水流量計測量因素及解決辦法（fǎ） 關於dn50氨水流量計的校驗周期 關於脫硝氨水流量（liàng）計的應用及優缺點 測氨水流量計在熱鉀堿（jiǎn）溶（róng）液測量中的安裝（zhuāng）與使用 dn50氨（ān）水流量（liàng）計在有限流（liú）動水域浮體結構對水流結構的影響 隔膜泵上的智能型氨水流量計提高了（le）流量計量精度 氨水（shuǐ）流量計廠家（jiā）,氨水計量表 dn50氨水流量計,電磁流量計測氨水流量 dn50氨水流量（liàng）計,智能型氨水流量計 測量氨水用什麽流量計,脫硫氨水流量計 氨水計量表,脫硝氨（ān）水流量計廠家 智能型氨水流量計,氨水流量計（jì）廠家（jiā） 氨水流量計量表,dn50氨水流量計 濃氨水流量計,高（gāo）壓氨水流量計 脫硝氨水流量計廠家,氨水流量計量表 高壓氨（ān）水流量計 測量循環氨水流量計 測氨水流（liú）量計 氨水流量計廠家 智能型（xíng）氨水（shuǐ）流量計 氨水流量計價格,dn50氨水流量計
浮體結構閘（zhá）門（mén）作為一種（zhǒng）新型的環境友（yǒu）好型閘（zhá）門在（zài）平原水利防洪（hóng）工程中得到廣泛的應（yīng）用（yòng）。受邊界以及流動特性的影（yǐng）響，有（yǒu）限流動水域中的（de）浮體結構水（shuǐ）動（dòng）力變（biàn）化更為複雜，易導致浮體結構傾覆，從而影響工程安全（quán）。水流結構的變化對浮體結構穩定性起（qǐ）到關鍵作（zuò）用（yòng）。邢殿錄等對比無限和有限水域，認為有限水域中邊界的存在影響浮體結構的水動力係數。陸彥分析浮（fú）箱門在（zài）靜水和動水中的穩定性及其影響因素，對浮（fú）箱門在運行（háng）過程中的周圍水力特性進行描述，並給出（chū）了增加沉浮穩定性的措施。Johnson等采用物理模型試（shì）驗對淹沒狀態下的防波堤在周（zhōu）圍波浪以及水流作用下的影響進行（háng）分析，通過3種不（bú）同的數值模型對比並描述（shù）了浮式防波堤對周圍水流流態分布及波高的影響。傅宗（zōng）甫等（děng）基於水力（lì）學模型試驗，分析了新型浮體閘在動水（shuǐ）中沉浮的水力特性，得（dé）到不同位置下影響浮體閘穩定性的因素，同時（shí）提出提（tí）高浮體閘沉浮安全性的方（fāng）式。蘇禮邦對浮（fú）體啟閉閘門在流動水域中的運行進行了理論研究和模型試驗，得到浮體門受初始潮位影響較大、減小上下（xià）遊水頭（tóu）差可減小浮（fú）體門的受力從而提高穩定性的結論（lùn），為大型浮（fú）體門的結構設計和操作運行（háng）控（kòng）製提供了技術支持。Ｒey等采用試驗方法模擬了水流作（zuò）用下的淹沒平板的水力荷載，得到水流對（duì）反射係數及作用在平板上的水平力影響巨大、對垂直作用力卻影響微小的結論。Venugopal等得（dé）到不（bú）同浮體結構體型以及吃水（shuǐ）深（shēn）度對其表麵受力（lì）影響巨大。崔貞（zhēn）等（děng）采用物理模型試驗以及數（shù）值模擬對（duì）不（bú）同（tóng）浮體結（jié）構在不同水力特性下的水流結構以及傾（qīng）覆（fù）性進行研究，研究不同參數對浮體結（jié）構的影響（xiǎng），為有限流動水域中浮體（tǐ）結構的穩定性提供參考依據。以上研究（jiū）大多對浮（fú）體結構的穩定性及所（suǒ）受作用力進行研究，對水流結（jié）構及（jí）其影（yǐng）響因素研究較少。本文通過物理模型試驗，對不同來流條件（jiàn）下（xià）及不同位置下的浮體結構在有限動水作用下的下遊水流結構進行分析。通過對比不同來流以及位置下的水力特（tè）性，分別對特征斷（duàn）麵的流速分布特征、斷麵流速的不均勻係（xì）數以（yǐ）及回流區的變化特性進行比較分（fèn）析，以期為有限水域浮體結構在動水運行過程中的周圍水流變化特性（xìng）以及其穩定性分析提供依據。
1試驗（yàn）裝置及參數設計
1．1試（shì）驗裝置
為探（tàn）究浮體結構在不同位置以及不同來流流（liú）量（liàng）對下遊水流結構的（de）影響，在長、寬、高分別（bié）為（wéi）10.00m、0.30m和0.50m的有機（jī）玻璃水槽中進行物理模型試驗(圖1)。浮體結構位於水槽中（zhōng）間區域，通過閘門調速裝置對浮體結構的位置進行精確控製，對（duì）下遊區域（yù）流速采用ADV進行測速，並采用dn50氨水流（liú）量計進行流量監測。
1．2試驗參數設計
有限水域的浮體結構在不同來（lái）流動水中（zhōng）運行時，浮（fú）體結構位置的（de）改變會對流場產生影響，從而影（yǐng）響浮體結構的泄流（liú）能力以及穩定性。試驗過程（chéng）中固定浮體結構的體（tǐ）型不（bú）變(長L=0.20m，寬B=0.30m，高a=0.10m)，分別（bié）選（xuǎn）取4種不同來流流量Q及浮體結構位置e，控製浮體結構（gòu）在上、下遊水位不變的條件下進行試驗，具體試驗參數設計（jì）及說明見表1以及圖2。
2結果及分析
來自上遊的水體經（jīng）浮體結構的阻擋作用，水流繞流經浮體結構（gòu）的上部和下部區域通過，並在浮體結（jié）構背（bèi）水麵的下遊區域形成小範圍回流區，此處水流紊亂，流速（sù）分布不均勻。試驗過程中，對回流區沿水流方向的（de）長（zhǎng）度D(水槽縱向中心斷麵處，自浮（fú）體結構背水麵到沿水流方向流速（sù）為0的（de）*遠位置點)進行量（liàng）測。選取浮體結構下遊區域回流（liú）區中心點所在斷麵進行流速測量對比。流速測量斷麵位置A-A見圖（tú）3。
2．1不同浮體位置對斷麵流速分布（bù）的影響
圖4橫坐（zuò）標為斷麵水流方向流速，縱坐標為測點垂向位置與下遊水位的比值y/H'。隨著浮體（tǐ）結構位置的上升，*小斷麵流速位置同樣上升。以圖3(a)為例，當e=0.02m時，下遊斷麵位置自下而上呈現（xiàn）先減小、後增大（dà）的趨勢，在y/H'=0.40時流速達到*小，隨著浮體結（jié）構位置的上升，*小流速呈現向上偏移的趨勢。在斷麵位置y/H'=0.20時，隨著e的增大，流速（sù）呈現增（zēng）大的趨勢（shì）。當（dāng）e較小時，流經浮體（tǐ）結構下部進行下泄的水流較少，主流出現在浮體結構的上部，且在浮體結構的阻擋作用下出現回（huí）流區;隨著e上（shàng）升，主流（liú）偏向浮體結構下部區域，流速增大。與y/H'=0.20的流速分布正好相反，當y/H'=0.80時，流速分布隨著浮體位置的增大而減小。隨著e的增大，通過浮體結構下部泄流的水體增多，主流開始向下偏移。試驗過程中，浮體結構處於淹沒狀態，流速的分布隨著浮體（tǐ）位置（zhì）的改變呈現上大、中（zhōng）小、下（xià）大的分布趨（qū）勢，在浮體結構下遊區域（yù）形成回流區，回流區（qū）的位置隨著浮體結構的上升而上升。
2．2不同來流流量對斷麵流速（sù）分布的（de）影響
由圖5可知，當e相同時，斷麵*小流（liú）速發生的位（wèi）置相（xiàng）同，發生（shēng）在浮體結構下遊回流區位置。隨著來流流量的增大，流經浮體結構（gòu）下泄（xiè）的水（shuǐ）流流（liú）速在上層和下層水體中呈現增大的趨勢。浮體結構位置不變，由於受到浮體（tǐ）結構的擠壓（yā），上遊來流分別經過浮體結構上部、下部進行泄流，因此在下遊區域的上層、下層水體（tǐ）中，流速較大;受浮體結構的阻擋，浮體結（jié）構下遊區域形成回流區，流速較小。試驗過程中，由於控製浮體結構所在水域的上遊、下遊水位不發生變化，因此隨著來（lái）流流量的增大，流速呈現（xiàn）增大的趨勢。
2．3特（tè）征（zhēng）流速以及不均勻係數
流速沿斷麵分布的均勻特性可以通過流速分布不均勻係數進行表征，通（tōng）過所選取（qǔ）斷麵*大流速（sù）和（hé）*小流（liú）速的差值與該斷麵平均（jun1）流速的比值，δ值越大（dà）表明浮體結構的存在對水流斷麵流速（sù）的分布（bù）產生的影響較大。表2中，當來流流量相同時，流速的不均勻係數（shù）多（duō）數隨e的增大而（ér）減小。浮體結構位置較小時，主流為浮（fú）體結構上部的水流。隨著浮體結構位置的上升，來自上遊的水體逐（zhú）漸分（fèn）成浮體結構上部和下部的兩股主流，流速分布的不均性減小。浮體結構位置及所（suǒ）處水位條件相（xiàng）同時，來流流量的增大，區域的平均流速（sù）增大，因此流速不均勻性減小。
2．4回流區長度分析
表（biǎo）3中，當來流流量較小時(Q=0．015m3/s)，回流區的長度D隨著浮（fú）體結構位置的增大逐（zhú）漸增大（dà）;當來流流量（liàng）較大時(Q=0．024m3/s)，回流區的長度卻隨著浮（fú）體結構位置的增大呈現減小（xiǎo）的趨勢。試驗過程（chéng）中，當浮體結構（gòu）位置較高且來（lái）流較小時，浮體結構上下部區域的主流流速較小，回（huí）流區範圍較大;浮體結（jié）構位置不變時，來流流量增大，回（huí）流區長度減小。來流增加，下泄水流流速較大，並迅速將（jiāng）回流（liú）區內的水流帶入下遊區域，因此回流區長度（dù）反而呈現減小趨勢（shì）。
3結論
a．浮體結構下遊回流區水（shuǐ）流流速分布呈現上大、中（zhōng）小、下大的分布規律，受浮體結構位置的影（yǐng）響（xiǎng）較明顯;*小流速出現在浮體結構背水麵的下遊區域，且主流隨著浮體位置的變化而發生偏移。
b．來流流量的增大會引起整體（tǐ）流速增大，而*小流速發生（shēng）位置幾乎（hū）不受影（yǐng）響。
c．隨著浮（fú）體結構（gòu）位置的增大，流速的（de）不均勻係數多數呈減小趨勢。
d．不同位置的浮體結（jié）構對回（huí）流區的範圍存（cún）在影響，且隨著流量的變化而發（fā）生變化（huà）:流量較小時（shí）(Q=0.015m3/s)，隨著位置的增大回流（liú）區長度增大;流量較大時(Q=0．024m3/s)，回流區長度呈現（xiàn）減（jiǎn）小趨勢。在實際工程中，應注意由於浮體結構位（wèi）置（zhì）引起的水流結構改變，並通過合理調控來流流量確保浮體的安全。
上一篇（piān）：模具運水流量（liàng）計在市場應用中的特點及優勢解析
下一（yī）篇：選擇合（hé）適（shì）的雙氧水專用流量計的（de）流量測量的重大影響（xiǎng）