迷宮有渦和無渦流道灌水器水流流場與壓力場比較.pdf

1、水是人類社會的生存和發(fā)展都必需的資源。我國的水資源十分緊缺，隨著我國經(jīng)濟和人口的快速發(fā)展，人類社會對水的需求量越來越大，但污染和浪費問題嚴重，水資源正處于供需緊張的局面。許多國家和政府正積極推廣節(jié)水措施，最大限度的緩解水資源的供需矛盾。
　　我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)用水占很大比重，許多地區(qū)一直沿用傳統(tǒng)灌溉技術(shù)，導(dǎo)致水資源浪費嚴重?，F(xiàn)階段，隨著人們節(jié)水意識的提高，我國開始大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，在許多節(jié)水措施中，滴灌技術(shù)的水利用效率最

2、高，而且比較先進，因此被廣泛應(yīng)用。而滴灌技術(shù)中最關(guān)鍵的設(shè)備是滴灌灌水器，滴灌灌水器最好的流道形式是迷宮灌水器流道，流道內(nèi)的漩渦區(qū)域影響著灌水器的消能能力和抗堵塞性能。
　　本文作為山西省自然科學(xué)基金項目《滴灌迷宮灌水器中水沙兩相流研究》(2008011054)的后續(xù)研究內(nèi)容，并選用四種常見的迷宮有渦流道結(jié)構(gòu)灌水器作為基本模型，根據(jù)模擬的流線邊界最大最優(yōu)限度消除漩渦，得出四種相應(yīng)的無渦流道結(jié)構(gòu)模型，然后在3m、5m、7m、9m、10

3、m、12m、14m、15m等8種壓力水頭下進行模擬，分別得出各自的流量系數(shù)、流態(tài)指數(shù)以及壓力流量關(guān)系和壓力雷諾數(shù)關(guān)系、灌水器水頭損失系數(shù)、單元流道長度的壓力降，并模擬得到其速度矢量圖、指定斷面速度分布圖、壓力分布圖、指定斷面壓力分布圖。
　　對有渦和無渦迷宮灌水器的數(shù)值模擬和計算，得到以下結(jié)論:
　　(1)迷宮無渦流道的流量在相同壓力水頭下均比有渦流道的大。無渦流道的流量系數(shù)均比有渦流道大。矩形、齒形和梯形無渦流道的流態(tài)指數(shù)

4、比有渦流道大，而三角形無渦流道的流態(tài)指數(shù)比有渦流道小。
　　(2)四種有渦流道比較時，三角形有渦流道灌水器的流量系數(shù)小于其他三種迷宮灌水器，而流態(tài)指數(shù)最大的是三角形有渦流道灌水器，最小的是齒形有渦流道灌水器，齒形灌水器水力性能相對較好。
　　(3)四種無渦流道比較時，三角形無渦迷宮灌水器的流量系數(shù)和流態(tài)指數(shù)均小于其他三種迷宮灌水器，流態(tài)指數(shù)明顯降低，其水力性能最好，因此從理論上應(yīng)優(yōu)先選用三角形無渦流道灌水器。
　　(4

5、)同一壓力水頭下，八種型式的迷宮灌水器的水流流態(tài)均為紊流狀態(tài)，其雷諾數(shù)Re隨壓力水頭增大均增加。四種無渦流道灌水器的雷諾數(shù)Re也均比有渦流道的大，且明顯大于臨界雷諾數(shù)值87.5～125.0。
　　(5)同一壓力水頭下，矩形有渦灌水器漩渦體積是四者中最少的。齒形和三角形有渦灌水器的漩渦范圍要大于矩形和梯形有渦灌水器。三角形無渦灌水器殘留的漩渦區(qū)域比其他三種無渦灌水器較多，其在抗堵塞性能和消能方面優(yōu)于其他三種無渦灌水器。
　　(

6、6)對比指定的斷面1～6的速度矢量圖可知，四種有渦流道速度振蕩區(qū)域比無渦流道多，齒形有渦流道流速振蕩區(qū)域比其他三種有渦流道明顯。三角形無渦流道內(nèi)速度零點多余其它三種無渦流道。
　　(7)有渦和無渦灌水器內(nèi)的壓力分布沿水流方向遞減。無渦流道壓力降均比有渦流道的大。說明無渦流道壓力調(diào)節(jié)能力優(yōu)于有渦流道。
　　(8)對比指定的斷面1～6的壓強分布圖可知，齒形有渦流道壓強振蕩區(qū)域比其他三種有渦流道明顯，三角形無渦流道內(nèi)壓強振蕩區(qū)域其