明渠流量测量/V缺口堰计算与Excel电子表格模板

明渠流量测量/V缺口堰计算与Excel电子表格模板
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计算明渠流量测量与一个完全收缩,90o V缺口堰是相当直接的。实际上并不需要使用Excel电子表格模板,但是可以很容易地检查是否满足了完全收缩流的条件。如果缺口角度不是90o,那么v型缺口堰方程和计算就会变得更加复杂,使用Excel电子表格公式会非常有用。有关V形缺口堰的背景信息及其在明渠流速测量中的应用方程,请参阅文章“明渠流量测量4:V形缺口堰”。

Excel电子表格公式完全承包,90度,V缺口堰

左边显示的Excel电子表格模板将计算流量在一个完全收缩,90o V缺口堰,Q,基于给定值的测量头堰,H;V型缺口顶点在通道反转上方的高度,P;从通道壁到溢流顶部的V形缺口边缘的距离;以及越过堰的最大预期水头Hmax。

V形缺口堰

参数H、P和S在右侧的V形缺口堰图中进行了说明。

采用方程Q = 2.49 H2.48计算流量,条件为:P/(2Hmax) > 1;S/(2Hmax) > 1;和0.25 < H < 1.25。设置Excel电子表格公式,检查是否满足三个条件,然后计算流量Q,如果所有三个条件都满足。样本电子表格显示了对给定值P, S, Hmax和H的三种情况的检查,然后计算出堰上的水流速率。下面的链接指向一个页面,您可以从中下载这个电子表格模板。

点击此处下载此Excel电子表格模板。

Excel电子表格公式V缺口堰与缺口角其他90度

Excel模板V缺口堰不是90度

对于缺口角不是90度的V形缺口堰,计算堰上流量的方程为:Q = 4.28 Ce Tan(θ/2)(H + k)5/2,其中有效流量系数Ce和水头修正系数k都是缺口角θ的函数。Ce和k用θ表示的方程是:

Ce = 0.607165052 - (0.000874466963)θ + (6.10393334 x 10-6)θ2和

K = 0.0144902648 - (0.00033955535)θ + (3.29819003 x 10-6)θ2 - (1.06215442 x 10-8)θ3

注:上述两个方程中的角θ必须为,而不是弧度。

在左边的电子表格模板中的Excel电子表格公式将计算Ce, k和Q,对于一个给定的V型缺口堰的缺口角度不是90度。P、S和Hmax的值是需要的,因为为了可靠地使用这些方程,前一节中给出的相同条件也必须满足。这个电子表格模板类似于前一节,除了它也提供了缺口角,θ的输入,以及Ce和k的计算。

点击此处下载此Excel电子表格模板。

参考资料和图片来源

进一步信息参考:

1.哈兰·H·本特森,明渠流III -尖冠堰,一个在线的,PDH学分的继续教育课程https://www.online-pdh.com/engcourses/course/view.php?id=87

2.美国内政部垦务局,2001年修订,1997年第三版,水量测量手册,可供网上使用或下载:https://www.usbr.gov/pmts/hydraulics_lab/pubs/wmm/index.htm

3.曼森,B. R., Young, D. F., & Okiishi, T. H.,流体力学基础,第四版,纽约:约翰·威利父子公司,2002。

V缺口堰图像-由H. Bengtson绘制

这篇文章是该系列的一部分:用于明渠流量测量计算的Excel电子表格

这些包含Excel电子表格,可以下载明渠流量测量设备,如v形缺口堰和矩形堰。该Excel电子表格可以用作堰流量计算在每种情况下。

  1. 矩形堰流方程的计算
  2. v型缺口堰明渠水流计算
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  4. 宽顶堰流量计算Excel电子表格