旋槳式流速儀的原理是怎樣的?
旋槳式
流速儀是一種江河水文測驗儀器,主要用于測定一般河流、渠道、水庫、湖泊等過(guò)水斷面中預定測點(diǎn)的水流平均速度,從而確定該斷面的流量。
工作原理及計算方法:
旋槳式流速儀的工作原理是:
當水流作用到儀器的感應元件——槳葉時(shí),槳葉即產(chǎn)生旋轉運動(dòng),水流越快,槳葉轉動(dòng)越快,轉速與流速之間存在著(zhù)一定的函數關(guān)系,即V=f(n)。
所以說(shuō),確定水的流速,實(shí)際上只要準確的測出儀器槳葉的轉數及相應的時(shí)間就行了。
假定儀器的臨界速度為Vk,實(shí)驗表明,在Vk以下至起轉速V0之間,函數是曲線(xiàn)形式,Vk以上則是線(xiàn)性關(guān)系。
每架儀器檢定結果,均附有曲線(xiàn)圖和如下的檢定公式:
V=bn+a
式中:V——流速(m/s);
n——槳葉回轉率(轉速),等于槳葉總轉數“N”
與相應的測速歷時(shí)“T”之比,即n=N/T;
b——水力螺距(對應于原標準的K),單位是m;
a——儀器常數(對應于原標準的C),單是m/s;
b值和a值與槳葉的螺距和支承系統的摩擦阻力等因素有關(guān),因此對該部分的零件務(wù)必小心地使用和仔細的養護,否則將會(huì )影響到流速測驗的準確度。
水流速度的測定,實(shí)際上乃是測量在預定時(shí)間內流速儀的槳葉被水流沖動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的轉數。
槳葉的轉數是利用儀器的接觸機構轉換為電脈沖信號,經(jīng)由導線(xiàn)傳遞到水面部分的計數儀器來(lái)計算的。
槳葉每轉20轉,接觸機構接觸一次,計數儀器即發(fā)計一次信號,測量者統計此信號數,并乘上20倍數,即得流速儀槳葉的實(shí)際轉數。
用停表記錄該轉數相應的測速歷時(shí)“T”,并以歷時(shí)“T”除轉數“N”,即得旋槳的回轉率“n”。
,把此回轉率“n”乘以水力螺距“b”,并加上儀器常數“a”,即得實(shí)測流速。
如果流速小于臨界流速Vk,則可在放大的曲線(xiàn)圖上直接根據旋槳轉速“n”查得流速。
為了避免流速脈動(dòng)對測速成果的影響,因此,測速歷時(shí)一般不得小于100秒,是根據各河流的特性,通過(guò)試驗,進(jìn)行分析,予以確定。