三角環(huán)流滴灌灌水器設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、灌水器是滴灌技術(shù)的核心部件，其成本占滴灌系統(tǒng)造價的25-35％，它的性能和質(zhì)量直接決定著灌溉系統(tǒng)的工作性能。目前國內(nèi)廣泛使用的灌水器流道結(jié)構(gòu)形式基本呈現(xiàn)出單一模式的迷宮形流道。研究具有自主知識產(chǎn)權(quán)，水力性能和抗堵塞性能較好的新型滴灌灌水器具有重要的意義。本研究基于繞流、突擴(kuò)管與突縮管水力特性，提出了一種新型的灌水器結(jié)構(gòu)——三角環(huán)流滴灌灌水器。并且以此為研究對象，設(shè)計(jì)了若干種不同結(jié)構(gòu)形式的三角環(huán)流灌水器，采用CFD數(shù)值模擬、正交試驗(yàn)、參數(shù)

2、化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、樣品制作及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測試的方法，研究了灌水器的流道結(jié)構(gòu)特征、尺寸等因素對灌水器水力性能和堵塞性能的影響，得出以下主要結(jié)論：
　　 (1)CFD數(shù)值模擬結(jié)果顯示三角環(huán)流灌水器的流態(tài)指數(shù)X的值在0.5左右，水力性能良好；通過正交試驗(yàn)和參數(shù)化設(shè)計(jì)研究得到：增大流道最小寬度b、單元倒角η、單元尖角α，灌水器的流態(tài)指數(shù)增大，但影響程度不一，其中流道寬度b對流態(tài)指數(shù)的影響最顯著，而流道深度D、開口寬α和單元高度h對流態(tài)指數(shù)沒

3、有顯著影響；流道深度D、流道最小寬度b、開口寬α和單元高度h對灌水器流量均有顯著影響，且影響程度遞減，流量隨著單元尖角α、流道深度D、流道最小寬度b的增大而增大；增大單元尖角α、單元倒角，η，減小流道最小寬度b，可以提高灌水器的抗堵性。通過多元線性回歸分析，建立灌水器流量和流態(tài)指數(shù)與流道結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的回歸模型，為三角環(huán)流灌水器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與量化分析提供理論依據(jù)。根據(jù)速度矢量圖，對灌水器單元進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，經(jīng)過四種優(yōu)化方案，設(shè)計(jì)出滿足一定設(shè)計(jì)流

4、量的雙流道和單流道的灌水器結(jié)構(gòu)兩種。
　　 (2)由三角環(huán)流流道結(jié)構(gòu)出發(fā)，將流道內(nèi)部小三角進(jìn)行180°旋轉(zhuǎn)，延伸出一種三角繞流流道灌水器，分析其水力性能并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。結(jié)果顯示，優(yōu)化后的三角繞流灌水器流態(tài)指數(shù)小于0.5，抗堵性能優(yōu)良。
　　 (3)對雙流道灌水器流道內(nèi)懸浮顆粒分布進(jìn)行了兩相流模擬，分析了顆粒大小及入流濃度對懸浮顆粒濃度分布的影響。隨著顆粒直徑和體積濃度的增大，灌水器的流量沒有顯著的變化，而顆粒相在流道中的