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流速测定法
通过超声波、激光或雷达波等来测量过流断面的平均流速和过流断面面积，从而计算出流量。但流速测定法存在如下缺点:
电子设备适用范围有限制，安装、运维复杂困难，技术要求高 对复杂介质，如泥沙、重污染水质、含杂质水体，设备稳定性较差 明渠边界条件经常发生变化而影响测量精度 现场标定流量关系成本高，且需经常性标定
明渠广泛运用于工业废水、城市污水、农业灌溉及公路排水系统中。目前,国内外对于明渠流量测量广泛采用流速面积法,但该方法测点多,测量时间长,严重影响了测量的效率。针对以上不足,本文研究了明渠断面的流速分布特征,提出了一种新型明渠流量测量方法,并设计了测量装置。为了研究明渠断面流速分布,首先通过Solidworks建立了三维模型,采用CFD方法进行了数值模拟,设置不同的入口流速及壁面粗糙度,研究了壁面粗糙度对流速分布和水深的影响。然后根据计算结果分析了断面流速分布的特点,采用***小二乘法建立了断面流速分布模型,并通过实验验证了模型的可靠性。在建立明渠断面流速分布模型的基础上,提出K修正系数的明渠断面流量测量方法,设计了明渠流量测量装置。装置采用模块化的设计思路,实现了测量系统的硬件和软件设计。在硬件方面设计了PLC控制及其电路、特征点***电路、流速测量电路及液位测量电路,用于断面流速、液位信号的处理;在软件方面设计了PLC控制软件程序,实现信号采样及数据传输;同时采用LabVIEW设计上位机软件,用于明渠断面流量的计算,并实现可视化的实时监控与数据共享。对设计的装置样机进行实验研究,与堰槽经验公式法及流速面积法测量的结果进行了对比,结果表明该明渠流量测量方法的测量误差优于其他两种方法,可作为明渠流量计的校准装置。***后,针对明渠流量测量不确定度评定的不足,将拟合的流速分布模型引入不确定度评定中,有效的解决了边壁流速盲区、测点和垂线数不足引入的不确定度分量,实现了测量装置的不确定度评定,结果表明该评定方法具有足够的准确性。
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