水资源对人类社会而言是至关重要的,其中农业用水在总用水量中的占比巨大,而农业用水主要集中在农田灌溉上,加强对水资源的有效利用和节约保护水资源,对灌区进行精准量水就显得尤为重要。为了实现灌区用水精准测量,提高农业水资源的有效利用率,本文通过理论分析、试验研究和仿真模拟相结合的方法设计出一套热线式明渠测流装置。具体的研究内容如下:1、本文在查阅大量文献资料和理论分析研究的基础上,对热线式明渠测流装置进行机械设计和电气设计:机械设计主要是对固定装置、传送装置、流速测量装置、控制系统四个主体结构进行设计,用于确定装置的整体架构;电气设计主要包括硬件选型设计与软件程序设计,用来实现该装置远程控制与自动测流的功能。2、利用热平衡原理,通过对恒功率加热探头产生的热量和探头在渠道水流中散失的热量进行理论分析,建立探头温差与渠道水流流速之间的函数关系;将待测渠道过水断面划分为多个小分区,分别测量计算各个小分区的流速,利用流速面积法=求得各个小分区流量,最后再累加得到整个渠道的瞬时流量。3、课题通过在12V和24V两种加热电压下对热线式明渠测流装置进行仿真模拟和试验研究,每个电压下选择铁铬合金丝、镍铬合金丝、铂丝三种加热材料。通过对仿真模拟计算结果和试验研究数据进行比对分析,选择最合适的材料和加热电压来应用于本测流系统。4、通过对该热线式明渠测流装置的测流过程进行试验研究和仿真模拟计算,对比分析试验及仿真模拟结果,得到了以下研究结论:⑴利用Origin软件对试验研究得到的探头温差与水流流速的试验数据进行线性拟合,拟合结果表明探头加热电压为12V、测速探头材质为铂时,函数线性相关系数最高,说明此种工况能精确地反应探头温差与水流流速之间的对应关系。⑵采用相对误差分析对比得到,测速探头在12V加热电压下,材质为铂时,该测流装置的最大相对误差为6.66%,最小相对误差为3.02%,平均测量误差为4.72%,满足《取水计量技术导则》中在明渠输水时取水计量误差应≤±5%的规定。本文设计了一套热线式明渠测流装置,该测流装置测流过程简洁高效、方便快捷、测流精度较高,具有非常广阔的应用前景。