噴灌管網(wǎng)系統(tǒng)水力計算方法研究及軟件開發(fā).pdf

1、在現(xiàn)代節(jié)水灌溉方式中，噴灌由于其節(jié)水、增產(chǎn)、高效等優(yōu)點，在大田、園林等灌溉工程中應用廣泛。噴灌系統(tǒng)水力計算是設計和施工的基礎，因此，對噴灌系統(tǒng)水力學特性進行深入研究非常必要。本文主要針對噴灌系統(tǒng)水力計算過程中出現(xiàn)的問題和不足，優(yōu)化和提出了多種水力計算方法，并以這些方法為核心通過AutoCAD二次開發(fā)的手段完成了噴灌系統(tǒng)水力學計算軟件的開發(fā)。本文的研究內(nèi)容及取得的主要成果包括： 通過分析多種管道沿程水力損失計算公式的特點，應用Da

2、rcy-Weisbach摩擦損失方程對Hazen-Williams公式摩擦損失系數(shù)C進行了修正，修正的Hazen-Williams公式具有計算簡單、結(jié)果準確等特點；應用連續(xù)性方程、能量方程和動量定理有針對性地分析計算了噴灌系統(tǒng)中常用分流三通和匯流三通的局部水頭損失系數(shù)，為噴灌系統(tǒng)水力計算提供了簡潔準確的數(shù)據(jù)；根據(jù)水力擬合思想，提出了冪函數(shù)形式的豎管流量公式，簡化了豎管水力計算，提高了系統(tǒng)水力計算精度。 在研究分析逐段計算法計算思

3、路和使用范圍的基礎上，提出了改進逐段計算法，并給出了明確的邊界條件、初始條件和詳細計算步驟。與已有方法相比較，該法應用伯努力能量方程和Darcv-weisbach摩擦損失方程對樹狀管網(wǎng)進行逐段分析計算，繼承了逐段計算法的邏輯簡單結(jié)果準確的優(yōu)點；同時，退步法和進步法的綜合應用，拓展了逐段計算法的使用范圍，使其能對不同管徑、不同噴頭型號、不同地形情況的多級樹狀管網(wǎng)進行準確水力計算。 提出了將節(jié)點流量壓力關(guān)系考慮在內(nèi)的節(jié)點水頭法。該法

4、依據(jù)節(jié)點流量連續(xù)性方程、管道壓降方程和節(jié)點流量壓力方程建立數(shù)學模型，應用牛頓法對非線性方程組進行求解。工程應用實例表明，節(jié)點水頭法可以分析多水源環(huán)狀管網(wǎng)噴灌系統(tǒng)的水力學特性，求解精度高、使用范圍廣。 在優(yōu)化和提出水力計算方法的基礎上，完成了噴灌工程布置圖前處理、管網(wǎng)圖形邏輯關(guān)系、數(shù)據(jù)處理等關(guān)鍵技術(shù)的研究分析，開發(fā)了噴灌系統(tǒng)水力計算軟件。該軟件集成了逐段計算法、有限元法、節(jié)點水頭法等多種水力計算方法，實現(xiàn)了樹狀管網(wǎng)、環(huán)狀管網(wǎng)和多水