恒定流量器

恒定流量器，其通過防止進(jìn)行將通過流量保持在恒定值的恒定流量的動(dòng)作的針狀件的振動(dòng)，可防止異常的過流、噪音，以較高穩(wěn)定性進(jìn)行將通過流量保持在恒定值的排出動(dòng)作，另外即使在與流體流路的管線直徑有一定差別，仍可以適合的狀態(tài)安裝。針狀件以相對方式設(shè)在設(shè)置于筒體內(nèi)部的孔板上，該針狀件由彈簧支承，對應(yīng)于流體的壓力，使針狀件的位置運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行恒定流量動(dòng)作。該針狀件呈圓柱狀，在輸入端側(cè)開設(shè)有柱狀孔。軸桿中的安裝環(huán)(以嵌入方式安裝于筒體的輸入端側(cè)，使軸桿與柱狀孔嵌合。由彈性材料形成的筒狀密封部件以覆蓋方式安裝于筒體的外法蘭部，但在其側(cè)周形成環(huán)周的凸?fàn)畹呐蛎洸?，獲得徑向的富余尺寸。

明渠不恒定流研究始于18世紀(jì)。1788年J.L.拉格朗日(J.L.Lagrange)創(chuàng)立淺水波理論。1871年法國D.圣維南(De Saint Venant)根據(jù)質(zhì)量守恒與動(dòng)量守恒原理提出一維漸變不恒定流方程組。

明渠不恒定流的研究方法有水力模型法和數(shù)值計(jì)算法等。目前解決一維不恒定流問題多用數(shù)值計(jì)算法。圣維南方程組為一階擬線性雙曲型偏微分方程，難于直接求解。工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中一般用特征差分或直接差分等數(shù)值計(jì)算法求解。直接差分法又分為顯式差分法與隱式差分法兩類。顯式差分法假定時(shí)段末瞬流態(tài)的沿程變率用時(shí)段初瞬值代替，流態(tài)時(shí)間變率用流段中斷面數(shù)值表示，方程中非偏導(dǎo)數(shù)因子以時(shí)段初瞬流段中斷面數(shù)值代入，因此可根據(jù)前一瞬時(shí)各點(diǎn)的已知量逐點(diǎn)分別求解下一瞬時(shí)的未知量，計(jì)算較簡便。當(dāng)時(shí)間步長Δt與距離步長ΔS足夠小時(shí)，這種假定引起的誤差是很小的。隱式差分法不作上述假定，而是聯(lián)解n個(gè)差分方程，同時(shí)求出下一瞬時(shí)各點(diǎn)的未知量，計(jì)算工作量較大，但隱式差分法的穩(wěn)定性比顯式差分法好，近年來應(yīng)用范圍較廣。當(dāng)水力因素隨時(shí)間和地點(diǎn)變化比較緩慢時(shí)，不恒定流問題(如洪水傳播)可采用忽略圣維南方程組的慣性項(xiàng)與流速水頭項(xiàng)的簡化法，如瞬態(tài)法或簡化差分法。

上列方程組的求解除需要縱橫斷面及糙率資料外，還需給定起始條件和邊界條件。起始條件為計(jì)算初瞬河道沿程的水深(或水位)和流速(或流量)狀態(tài)的數(shù)據(jù)。邊界條件為河段兩端斷面的流量過程、水位過程或水位流量關(guān)系數(shù)值。

對河口潮汐水流及平原洪泛區(qū)洪水演進(jìn)，除需了解沿主流方向的流速及水深外，尚需研究橫向水流擴(kuò)散、回流及兩岸淹沒范圍和水深等，因此需按二維漸變不恒定流方程組用有限元等數(shù)值計(jì)算法求解。

二維不恒定流方程組中的動(dòng)量方程的離散一般采用高分辨率和高穩(wěn)定性的特征分裂格式，用有限元等數(shù)值計(jì)算求解。

二維不恒定流計(jì)算所需資料，除與一維計(jì)算相同者外，還需知道其初邊值條件的橫向分布。水工模型試驗(yàn)也是解決二維不恒定流的有效方法。

三維不恒定流計(jì)算也在研究探索中，工程實(shí)踐中尚未應(yīng)用。 2100433B

當(dāng)觀察時(shí)間足夠長時(shí)，大多數(shù)明集水流都表現(xiàn)出非恒定流性質(zhì)。對大量的明渠水力學(xué)問題中，水力要素隨時(shí)間的變化較慢，常按恒定流處理，這樣可使問題簡化 。