工業(yè)酒精流量計(jì)在有限流(liú)動水域浮體結構對水流結構的影響
點擊次數:1717 發布(bù)時間:2020-08-15 06:01:22
摘要:基於物理模型(xíng)試驗(yàn),研究浮體結構在有限流動(dòng)水域運行(háng)過程中對下遊水(shuǐ)流流動結構產生的影響。在不同浮體結構位置及來流條件下,對下遊水流結構特征斷麵的流速分布、流速不均勻係(xì)數以及回(huí)流(liú)區長(zhǎng)度進行了(le)測量分析。結果表明:浮(fú)體結構位置對(duì)流速分布及流速不均勻係數存在明顯影響;來流條件的改變同樣對兩者有較大的影響(xiǎng),其影響隨著來流流量的增大而增大;回流區的長度受浮體結構位置(zhì)以及來流(liú)流(liú)量影響都較大。在實際工程中,應重點關注浮體結構位置及來(lái)流流量變化引起的水流流動結構改變。
浮體結構(gòu)閘門作(zuò)為(wéi)一種新(xīn)型的環境友好型閘門在(zài)平原水利防洪工(gōng)程中得到廣泛的應用。受邊界以及流動特性的影響,有限流動水(shuǐ)域中的浮體結構水動力變化更為複雜,易(yì)導致浮(fú)體結構傾覆,從而影響工程安全。水流結構的變(biàn)化對浮體(tǐ)結構穩定性(xìng)起(qǐ)到關鍵作用。邢殿錄等對比(bǐ)無限和有限水域,認(rèn)為有限水域中(zhōng)邊界的存在影響浮體結(jié)構的水動力(lì)係數。陸彥分析浮箱門在靜水和動水中的穩(wěn)定性及其影響因素,對浮箱門在運行過程中的周圍水力特性進行描述,並給出了增加(jiā)沉浮穩定性的(de)措施。Johnson等采用物理模型試驗對淹沒狀態下(xià)的防波堤在周圍波浪以(yǐ)及水流作用下的影響(xiǎng)進行分析,通(tōng)過(guò)3種不同的(de)數值模型對比並描(miáo)述了(le)浮式防(fáng)波堤對周(zhōu)圍水流(liú)流態分(fèn)布及波高的影響。傅宗甫等基(jī)於水力學模型試驗,分(fèn)析(xī)了新型浮體閘(zhá)在動水中沉浮的水力特性,得(dé)到不同位(wèi)置下影響浮體閘穩(wěn)定性的因素,同時提出提高(gāo)浮體閘沉浮安全性的方式(shì)。蘇禮邦對浮體(tǐ)啟閉閘門在流動水域中的運(yùn)行進行了理(lǐ)論研究和模型試驗,得到浮體門受初始潮位影響(xiǎng)較大、減小上下遊水頭差可減(jiǎn)小(xiǎo)浮體門的受力從而提高穩定性(xìng)的結論,為大型浮體門的結構設計和操作運行控製提供了技術支持。Rey等采用試驗方法模擬了水流作用下的淹沒平板(bǎn)的水(shuǐ)力(lì)荷載,得到水流對反射係數及作用在平板上(shàng)的水平力影響巨大、對垂直作用力卻影響微小(xiǎo)的結論。Venugopal等得到不(bú)同浮體(tǐ)結(jié)構體型以及吃水深(shēn)度對其表麵受力影響巨(jù)大。崔貞等采用物理模型試驗以及數值模擬對不同浮體結構在不同水力(lì)特性下的水(shuǐ)流結構以及傾覆性進行研究,研究不同參數對浮體結構(gòu)的影響,為有限流動水域中浮體結構(gòu)的穩定性提供(gòng)參考依據。以上研究大(dà)多對浮體結(jié)構的穩定性及所受作用力進行研究,對水流結構及其影響因素研究較少。本文(wén)通過物理模型試驗,對不同(tóng)來流條(tiáo)件下及不同位置下的浮體結構在有限動水(shuǐ)作用下的下遊水(shuǐ)流結構進行分(fèn)析。通過(guò)對比不同來流以及位置下的水力特性,分別對特征斷麵的流(liú)速分布特征、斷麵流速(sù)的不均勻係數以及回(huí)流區(qū)的變化特(tè)性進行比較分析,以期為有限水域浮體結構在(zài)動水運行過程中的周圍水流變化特性以(yǐ)及其穩定性分析提供依據。
1試驗裝置及參數設計
1.1試(shì)驗裝置
為探究浮體結構在不(bú)同位置以及(jí)不同來流(liú)流量對(duì)下遊水流結構的影響,在長、寬、高分別為10.00m、0.30m和0.50m的有機玻璃水槽中進行物理模型試驗(圖1)。浮體結構位於水槽中間區域,通過閘門調速裝(zhuāng)置對浮體結構的位置進行精(jīng)確控製,對下遊區域流速采用ADV進行測速,並采用工業酒精流量計進(jìn)行流(liú)量(liàng)監測。

1.2試(shì)驗參數(shù)設計
有限水域的浮體結構在不同來流動水中運行時,浮體結(jié)構(gòu)位置(zhì)的改變會對流場產生影響,從而影響浮體(tǐ)結構的泄流(liú)能力以及穩定性。試驗過(guò)程中固定浮體結構(gòu)的體型不變(長L=0.20m,寬B=0.30m,高a=0.10m),分別選取4種(zhǒng)不同來流流量Q及浮(fú)體結構位置e,控製浮體結構在上、下(xià)遊水位不變的條件下進(jìn)行試驗,具體(tǐ)試驗參數設計及說明見表1以(yǐ)及圖2。


2結果及分析
來自上遊的水體經浮體結構的阻擋(dǎng)作用,水流繞流經浮體結(jié)構的上部和下部區域(yù)通過,並在浮體結構背水(shuǐ)麵(miàn)的下遊區(qū)域形成小範圍回流(liú)區,此處水流紊亂(luàn),流速分布不均(jun1)勻。試(shì)驗過程中,對回流區沿(yán)水流方向的長度D(水槽縱向(xiàng)中心斷(duàn)麵處,自浮體結構背水麵到沿水流方向(xiàng)流速為0的*遠(yuǎn)位置點)進行量測。選取浮體(tǐ)結構下遊(yóu)區域回流區中心點(diǎn)所在斷麵進行流速測(cè)量對比。流速(sù)測量斷麵位置A-A見圖3。

2.1不同浮體(tǐ)位置對斷麵流速分布的影響
圖4橫坐標為斷(duàn)麵水(shuǐ)流方向流速,縱坐標為測點垂向位(wèi)置與(yǔ)下遊水位的比值y/H'。隨著浮體結構位置的上升,*小斷麵流(liú)速位置(zhì)同樣上(shàng)升。以圖3(a)為例,當e=0.02m時,下遊(yóu)斷麵位置自下而(ér)上呈現先減小、後增大的(de)趨勢,在y/H'=0.40時流速達到*小,隨(suí)著浮體結構位置的上升,*小流速呈(chéng)現向上偏(piān)移的趨勢(shì)。在斷(duàn)麵位置y/H'=0.20時,隨著e的增大,流速呈現增(zēng)大的趨勢。當e較小時,流經(jīng)浮體結構下部進行下泄的水流較少(shǎo),主流出現在浮體結構的上部,且在浮體結構的阻擋作用(yòng)下出現回流區;隨著e上升,主流偏向浮體結構下部區(qū)域,流速(sù)增大。與y/H'=0.20的流(liú)速(sù)分布正好相反,當y/H'=0.80時,流速分布隨著(zhe)浮體位置的增大而減小。隨著e的增大,通過浮體結構下(xià)部泄流的(de)水體增多,主流開始向下偏移。試(shì)驗過程(chéng)中,浮體結構處於淹沒狀態,流(liú)速的分布隨著浮(fú)體(tǐ)位置的(de)改變呈現上大、中小、下大的分布趨勢,在浮體結構下(xià)遊區域形成回流區,回流區的位置隨著浮體結構的上升而上(shàng)升。

2.2不同來流流量對斷麵流速分布的影響
由圖5可知,當e相同時(shí),斷麵*小流(liú)速發生的(de)位置相同,發生在浮(fú)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)下泄的水(shuǐ)流(liú)流速在上層和下層水體中呈(chéng)現增大的趨勢。浮體結構位置不變,由於受到(dào)浮體結構的擠(jǐ)壓(yā),上遊來流分別經過浮體結構上(shàng)部、下(xià)部進行泄流,因(yīn)此在下遊區域的上層、下層水體中,流速較大;受浮體結構的阻擋,浮體結構下遊區域形成回流區,流速較(jiào)小。試(shì)驗過程中,由於控(kòng)製浮體結(jié)構所在水(shuǐ)域的上遊、下遊水位不發生變化,因此隨著來流流量的增大,流速呈現(xiàn)增大的趨勢。

2.3特(tè)征流速以及不均勻係數
流速(sù)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)過所選取斷麵*大流速和*小流速的差(chà)值與該斷(duàn)麵平均流速的比值,δ值越大表(biǎo)明浮體結構的存在對水流斷麵流速的分布產生的影(yǐng)響較大。表2中,當來流(liú)流(liú)量相同時,流速的不均(jun1)勻係數多數隨e的增大而減小。浮體結構位置較小時,主流為浮體結構上部(bù)的水流。隨著浮(fú)體結構位置的(de)上(shàng)升,來自上遊的水體逐漸分成浮體(tǐ)結構上部(bù)和下部的兩股主流,流速(sù)分(fèn)布的不均性減小。浮體結構位置及所處水位條件相同時,來流流量(liàng)的增大,區域的平均流速增大(dà),因(yīn)此流(liú)速不均勻性減小。

2.4回流區長度分析
表3中,當來流流量(liàng)較小時(Q=0.015m3/s),回流區的長度D隨(suí)著浮體結構位置的增大逐漸(jiàn)增大;當來流流量較大(dà)時(Q=0.024m3/s),回流區的長度卻隨著浮體結構(gòu)位置的增大呈(chéng)現減小的趨勢。試驗過(guò)程中,當浮體結(jié)構位置較高(gāo)且來流較小時,浮體結構上下部區域的主流流速較小,回流區範圍較大;浮體結構位置不變時,來(lái)流流(liú)量增大,回流區長度減小。來流增加,下泄水流(liú)流速較大,並迅速將回流區內的(de)水流帶(dài)入(rù)下遊區域(yù),因此回流區長度反(fǎn)而呈現減小趨勢。

3結論
a.浮(fú)體結構下遊回流區水流流速分布呈現上大、中小、下大的分布規律,受浮體結構位置的影響較明顯;*小流速出現在浮體結構背水麵的下遊(yóu)區域,且主(zhǔ)流隨著浮體位(wèi)置的變化而發生偏移。
b.來流流量的增大會引起整體流(liú)速增大,而*小流速發生位置幾乎不受影響。
c.隨著浮體結構(gòu)位置(zhì)的增大,流速的(de)不(bú)均勻係數多數呈減小趨勢(shì)。
d.不同位置的浮體結構對回流區(qū)的範圍(wéi)存(cún)在影響,且隨著流量的變化而發生(shēng)變化:流量較小時(Q=0.015m3/s),隨著位置的增大回流區長度增大;流量較大時(Q=0.024m3/s),回流區長度呈現減小趨勢。在(zài)實際工程中,應注意(yì)由於浮體(tǐ)結構位置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(quán)。
工業酒精流量計(jì)選型指南 酒精渦街流(liú)量計(jì)不準處理(lǐ)方法 酒精浮(fú)子流量計安裝注意事項 酒(jiǔ)精流量計二次表接線圖 防爆酒精流量(liàng)計不走數的原因分(fèn)析 酒精流量計測量精(jīng)度下降原因分析 酒精流量計怎麽讀數(shù) 酒精流量計選(xuǎn)型注(zhù)意事項 酒精流量計常見故障及排除 酒精渦輪流量計參數設置 酒精流量計的結構組成 酒精流量計安裝方法與注(zhù)意事項 酒精流量計使用方法 製藥廠酒精流量計,酒(jiǔ)精流量計廠家 衛生型酒(jiǔ)精流量計(jì),酒(jiǔ)精流量計價格 測酒(jiǔ)精流量用什麽流量計 酒(jiǔ)精專用流量計(jì)價格 酒精罐流量(liàng)計,酒精流(liú)量計(jì)價格 酒精渦輪流量(liàng)計,酒精用什麽流量計 測量酒精的流量計,消毒酒精流量計 工業酒精流(liú)量計,酒精流量計廠家 酒精專用流量計,衛生型酒(jiǔ)精流量計(jì) 製藥廠酒精流量(liàng)計,耐高溫(wēn)酒精用流量計 酒精計量儀,不鏽鋼酒精流量計 防爆酒精流量(liàng)計,測酒精流量用什麽流量計 酒精專用流量(liàng)計,酒精流(liú)量(liàng)計廠家 酒精專用流量計,測量酒精流量計 酒(jiǔ)精用什麽流量計,耐高溫酒精用流量計 醫用酒精流(liú)量計(jì),酒精專用(yòng)流量計 酒精渦輪流量計,酒精流量計(jì)價格
浮體結構(gòu)閘門作(zuò)為(wéi)一種新(xīn)型的環境友好型閘門在(zài)平原水利防洪工(gōng)程中得到廣泛的應用。受邊界以及流動特性的影響,有限流動水(shuǐ)域中的浮體結構水動力變化更為複雜,易(yì)導致浮(fú)體結構傾覆,從而影響工程安全。水流結構的變(biàn)化對浮體(tǐ)結構穩定性(xìng)起(qǐ)到關鍵作用。邢殿錄等對比(bǐ)無限和有限水域,認(rèn)為有限水域中(zhōng)邊界的存在影響浮體結(jié)構的水動力(lì)係數。陸彥分析浮箱門在靜水和動水中的穩(wěn)定性及其影響因素,對浮箱門在運行過程中的周圍水力特性進行描述,並給出了增加(jiā)沉浮穩定性的(de)措施。Johnson等采用物理模型試驗對淹沒狀態下(xià)的防波堤在周圍波浪以(yǐ)及水流作用下的影響(xiǎng)進行分析,通(tōng)過(guò)3種不同的(de)數值模型對比並描(miáo)述了(le)浮式防(fáng)波堤對周(zhōu)圍水流(liú)流態分(fèn)布及波高的影響。傅宗甫等基(jī)於水力學模型試驗,分(fèn)析(xī)了新型浮體閘(zhá)在動水中沉浮的水力特性,得(dé)到不同位(wèi)置下影響浮體閘穩(wěn)定性的因素,同時提出提高(gāo)浮體閘沉浮安全性的方式(shì)。蘇禮邦對浮體(tǐ)啟閉閘門在流動水域中的運(yùn)行進行了理(lǐ)論研究和模型試驗,得到浮體門受初始潮位影響(xiǎng)較大、減小上下遊水頭差可減(jiǎn)小(xiǎo)浮體門的受力從而提高穩定性(xìng)的結論,為大型浮體門的結構設計和操作運行控製提供了技術支持。Rey等采用試驗方法模擬了水流作用下的淹沒平板(bǎn)的水(shuǐ)力(lì)荷載,得到水流對反射係數及作用在平板上(shàng)的水平力影響巨大、對垂直作用力卻影響微小(xiǎo)的結論。Venugopal等得到不(bú)同浮體(tǐ)結(jié)構體型以及吃水深(shēn)度對其表麵受力影響巨(jù)大。崔貞等采用物理模型試驗以及數值模擬對不同浮體結構在不同水力(lì)特性下的水(shuǐ)流結構以及傾覆性進行研究,研究不同參數對浮體結構(gòu)的影響,為有限流動水域中浮體結構(gòu)的穩定性提供(gòng)參考依據。以上研究大(dà)多對浮體結(jié)構的穩定性及所受作用力進行研究,對水流結構及其影響因素研究較少。本文(wén)通過物理模型試驗,對不同(tóng)來流條(tiáo)件下及不同位置下的浮體結構在有限動水(shuǐ)作用下的下遊水(shuǐ)流結構進行分(fèn)析。通過(guò)對比不同來流以及位置下的水力特性,分別對特征斷麵的流(liú)速分布特征、斷麵流速(sù)的不均勻係數以及回(huí)流區(qū)的變化特(tè)性進行比較分析,以期為有限水域浮體結構在(zài)動水運行過程中的周圍水流變化特性以(yǐ)及其穩定性分析提供依據。
1試驗裝置及參數設計
1.1試(shì)驗裝置
為探究浮體結構在不(bú)同位置以及(jí)不同來流(liú)流量對(duì)下遊水流結構的影響,在長、寬、高分別為10.00m、0.30m和0.50m的有機玻璃水槽中進行物理模型試驗(圖1)。浮體結構位於水槽中間區域,通過閘門調速裝(zhuāng)置對浮體結構的位置進行精(jīng)確控製,對下遊區域流速采用ADV進行測速,並采用工業酒精流量計進(jìn)行流(liú)量(liàng)監測。

1.2試(shì)驗參數(shù)設計
有限水域的浮體結構在不同來流動水中運行時,浮體結(jié)構(gòu)位置(zhì)的改變會對流場產生影響,從而影響浮體(tǐ)結構的泄流(liú)能力以及穩定性。試驗過(guò)程中固定浮體結構(gòu)的體型不變(長L=0.20m,寬B=0.30m,高a=0.10m),分別選取4種(zhǒng)不同來流流量Q及浮(fú)體結構位置e,控製浮體結構在上、下(xià)遊水位不變的條件下進(jìn)行試驗,具體(tǐ)試驗參數設計及說明見表1以(yǐ)及圖2。


2結果及分析
來自上遊的水體經浮體結構的阻擋(dǎng)作用,水流繞流經浮體結(jié)構的上部和下部區域(yù)通過,並在浮體結構背水(shuǐ)麵(miàn)的下遊區(qū)域形成小範圍回流(liú)區,此處水流紊亂(luàn),流速分布不均(jun1)勻。試(shì)驗過程中,對回流區沿(yán)水流方向的長度D(水槽縱向(xiàng)中心斷(duàn)麵處,自浮體結構背水麵到沿水流方向(xiàng)流速為0的*遠(yuǎn)位置點)進行量測。選取浮體(tǐ)結構下遊(yóu)區域回流區中心點(diǎn)所在斷麵進行流速測(cè)量對比。流速(sù)測量斷麵位置A-A見圖3。

2.1不同浮體(tǐ)位置對斷麵流速分布的影響
圖4橫坐標為斷(duàn)麵水(shuǐ)流方向流速,縱坐標為測點垂向位(wèi)置與(yǔ)下遊水位的比值y/H'。隨著浮體結構位置的上升,*小斷麵流(liú)速位置(zhì)同樣上(shàng)升。以圖3(a)為例,當e=0.02m時,下遊(yóu)斷麵位置自下而(ér)上呈現先減小、後增大的(de)趨勢,在y/H'=0.40時流速達到*小,隨(suí)著浮體結構位置的上升,*小流速呈(chéng)現向上偏(piān)移的趨勢(shì)。在斷(duàn)麵位置y/H'=0.20時,隨著e的增大,流速呈現增(zēng)大的趨勢。當e較小時,流經(jīng)浮體結構下部進行下泄的水流較少(shǎo),主流出現在浮體結構的上部,且在浮體結構的阻擋作用(yòng)下出現回流區;隨著e上升,主流偏向浮體結構下部區(qū)域,流速(sù)增大。與y/H'=0.20的流(liú)速(sù)分布正好相反,當y/H'=0.80時,流速分布隨著(zhe)浮體位置的增大而減小。隨著e的增大,通過浮體結構下(xià)部泄流的(de)水體增多,主流開始向下偏移。試(shì)驗過程(chéng)中,浮體結構處於淹沒狀態,流(liú)速的分布隨著浮(fú)體(tǐ)位置的(de)改變呈現上大、中小、下大的分布趨勢,在浮體結構下(xià)遊區域形成回流區,回流區的位置隨著浮體結構的上升而上(shàng)升。

2.2不同來流流量對斷麵流速分布的影響
由圖5可知,當e相同時(shí),斷麵*小流(liú)速發生的(de)位置相同,發生在浮(fú)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)下泄的水(shuǐ)流(liú)流速在上層和下層水體中呈(chéng)現增大的趨勢。浮體結構位置不變,由於受到(dào)浮體結構的擠(jǐ)壓(yā),上遊來流分別經過浮體結構上(shàng)部、下(xià)部進行泄流,因(yīn)此在下遊區域的上層、下層水體中,流速較大;受浮體結構的阻擋,浮體結構下遊區域形成回流區,流速較(jiào)小。試(shì)驗過程中,由於控(kòng)製浮體結(jié)構所在水(shuǐ)域的上遊、下遊水位不發生變化,因此隨著來流流量的增大,流速呈現(xiàn)增大的趨勢。

2.3特(tè)征流速以及不均勻係數
流速(sù)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)過所選取斷麵*大流速和*小流速的差(chà)值與該斷(duàn)麵平均流速的比值,δ值越大表(biǎo)明浮體結構的存在對水流斷麵流速的分布產生的影(yǐng)響較大。表2中,當來流(liú)流(liú)量相同時,流速的不均(jun1)勻係數多數隨e的增大而減小。浮體結構位置較小時,主流為浮體結構上部(bù)的水流。隨著浮(fú)體結構位置的(de)上(shàng)升,來自上遊的水體逐漸分成浮體(tǐ)結構上部(bù)和下部的兩股主流,流速(sù)分(fèn)布的不均性減小。浮體結構位置及所處水位條件相同時,來流流量(liàng)的增大,區域的平均流速增大(dà),因(yīn)此流(liú)速不均勻性減小。

2.4回流區長度分析
表3中,當來流流量(liàng)較小時(Q=0.015m3/s),回流區的長度D隨(suí)著浮體結構位置的增大逐漸(jiàn)增大;當來流流量較大(dà)時(Q=0.024m3/s),回流區的長度卻隨著浮體結構(gòu)位置的增大呈(chéng)現減小的趨勢。試驗過(guò)程中,當浮體結(jié)構位置較高(gāo)且來流較小時,浮體結構上下部區域的主流流速較小,回流區範圍較大;浮體結構位置不變時,來(lái)流流(liú)量增大,回流區長度減小。來流增加,下泄水流(liú)流速較大,並迅速將回流區內的(de)水流帶(dài)入(rù)下遊區域(yù),因此回流區長度反(fǎn)而呈現減小趨勢。

3結論
a.浮(fú)體結構下遊回流區水流流速分布呈現上大、中小、下大的分布規律,受浮體結構位置的影響較明顯;*小流速出現在浮體結構背水麵的下遊(yóu)區域,且主(zhǔ)流隨著浮體位(wèi)置的變化而發生偏移。
b.來流流量的增大會引起整體流(liú)速增大,而*小流速發生位置幾乎不受影響。
c.隨著浮體結構(gòu)位置(zhì)的增大,流速的(de)不(bú)均勻係數多數呈減小趨勢(shì)。
d.不同位置的浮體結構對回流區(qū)的範圍(wéi)存(cún)在影響,且隨著流量的變化而發生(shēng)變化:流量較小時(Q=0.015m3/s),隨著位置的增大回流區長度增大;流量較大時(Q=0.024m3/s),回流區長度呈現減小趨勢。在(zài)實際工程中,應注意(yì)由於浮體(tǐ)結構位置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(quán)。
上一篇:礦漿(jiāng)電磁流量(liàng)計在市場應用(yòng)中的特點及優勢解析
下一篇:選擇合適的鍋爐軟化水流量計的流(liú)量測量的重大影響