[实用新型]底流速测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程泄水建筑物水力学原型观测领域，尤其是一种应用于不同泄水建筑物，测量准确的底流速测量装置。

背景技术

水力学原型观测是了解、监测泄水建筑物运行状态，提升设计水平的重要手段，底流速是水力学最重要的指标之一。通过对原型泄水建筑物底流速的观测，可较好的评价流道内的混凝土质量，检验泄水建筑物高流速区的掺气减蚀效果。

传统的底流速测量采用多点式底流速仪、流速传感器进行测量，底流速仪外形有鱼式、闸墩型、摇头式等多种，并固定在底座上，流速差压传感器与底流速仪连接。根据研究需要，在底流速仪翼型的迎水面不同高程开动压孔，将动水压力引至传感器的动压端；同时，在底流速仪的底板上开静压孔，将静水压力引至传感器的静压端。测量原理类似于毕托管测量流速，差压传感器将接收到动态的差压信号，通过换算得到测量位置的水流流速。由于底流速仪的外形为流线型，因此流速系数通常取为1.0。

对于鱼形外形的底流仪而言，通常认为它对水流的干扰较小，不会对水体静压的测量产生较大的影响。随着对精细化设计思想日益重视，探讨底流速仪外形对静压的干扰范围及程度，明晰底流速仪静压孔的最佳开孔位置，获得更为精确的底流速测量值，变得十分必要。

在泄水建筑物水力学原型观测的底流速测量中，底流速的计算公式如下：

其中为底流速值，为流速系数，=动压水头—静压水头

底流速计算公式表明，底流速值取决于动水压强、静水压强实测值，动水压强引压孔位于翼型底流速仪的前端，受翼型引起的流场干扰较小，测量结果较为准确；静水压强引压孔则设置在底流速仪的底板上，会受到翼型干扰流场，静水压强与测量位置的实际水深可能有较大差异，若静压孔开孔位置不妥，则会影响底流速的测量精度。

而现有的翼型底流速仪，其静水压强引压孔通常设置在翼型端的上部底座处，实际测量过程中，测量误差较大，不利于获得更为精确的底流速测量值。

发明内容

本实用新型所要解决的就是现有翼型底流速仪，其静水压强引压孔设置位置不合理，测量误差较大的问题，提供一种应用于不同泄水建筑物，测量准确的底流速测量装置。

本实用新型的底流速测量装置，其特征在于该测量装置包括底座、翼型端、动水压强引压孔、静水压强引压孔以及流速差压传感器，翼型端呈椭圆柱状，垂直固定在底座上，翼型端的长轴与水平面平行，流速差压传感器固定在底座的背面，动水压强引压孔设置在翼型端长轴的端面上，且与流速差压传感器连接；静水压强引压孔设置在翼型端上方的底座上并与流速差压传感器连接，且位于动水压强引压孔上方，静水压强引压孔与翼型端底面椭圆圆心的连线与椭圆长轴间的夹角α为45°。

为了获得底流速仪静压孔的最佳开孔位置，采用紊流数学模型对底流速仪的水流情况进行三维数值模拟研究，将底流速测量装置布置在宽2m，高2m，长10m的泄槽内，采用的紊流数学模型为RNGκ-ε，水面线追踪采用VOF方法，网格采用结构化网格，使用非恒定流逼近恒定流求解。计算当水深为1m，水流流速分别为10m/s、20m/s、30m/s、40m/s时底流速仪底板的静水压力分布值。

计算结果表明，底流速测量装置的翼型端会对流场产生干扰，也会影响周围的压力场。翼型端的前沿压力明显升高，翼型端后半段区域上下两侧则会产生明显的负压，在这两个区域上均不适合布置静水压强引压孔。而在翼型端前沿的一个较小的区域，底板的静水压力与水深基本一致，此区域是布置静水压强引压孔的最佳位置，该位置位于翼型端中心点上游45°角的沿长线上，距离中心点越远，静压值更为准确，且开孔位置不会随水流流速的变化而改变。

本实用新型的底流速测量装置，结构简单，设计科学，使用方便，通过测量与计算，将静水压强引压孔设置在翼型端上游45°角的延长线上，避开了因翼型端对流场产生的干扰，使得测量结构更为准确。

附图说明

图1为本实用新型俯视图。

图2为本实用新型立体结构示意图。

其中，底座1，翼型端2，动水压强引压孔3，静水压强引压孔4。

具体实施方式