分段双向流滴灌灌水器水力性能研究

发布时间：2020-08-11 15:49

【摘要】：分段双向流道是一种新型滴灌灌水器,研究不同压力区间下改进的双向流道水力性能及稳流机理,对分段双向流道结构研制与流道机理分析具有重要意义。本文综合运用试验分析与Fluent数值模拟相结合的方法,对不同结构进行水力性能的研究,主要研究结论如下:(1)基于Fluent软件,分别研究网格划分与湍流模型选取对数值模拟计算精度的影响,对比分析3组改进的双向流道试验值与模拟值,应选取0.10mm网格尺寸与标准k-ε模型:在此方法下,流道流量及流态指数模拟值与试验值相对误差分别为0.1 08%-1.343%,0.134%～1.730%。(2)依据L25(56)正交表,形成了25组改进的双向流道结构参数计算方案,利用数值模拟,25组流道在0.1MPa压力时的最小流量为1.498L/h,流态指数为0.4008～0.4984,获得了流量较小,且水力性能良好的流道。极差分析和回归分析表明,影响流态指数最大的参数为挡水件与上边壁间夹角α,且影响显著,并呈正相关关系。(3)分析不同流道结构在不同压力区间流态指数,结果表明,25组改进的双向流道在0.05～0.15MPa的低压区,流态指数为0.4036～0.5125,在0.15～0.25MPa的高压区,流态指数为0.3075-0.4888,流道在高压区的水力性能较低压区好,且高低压区流态指数相差较大。流道稳流机理表明,灌水器结构不同,其压力场分布不同,但压力都呈分段递减的趋势。(4)9组分段双向流道的计算结果表明,其流态指数在0.4081～0.4475之间,且O.IMPa压力时的最小流量为1.663 L/h,小于2 L/h,在保持流道小流量的同时,得到较好的水力性能。分段双向流道稳流机理表明,压降越大水力性能越好,当反向水流和正向水流的流量比值在0.609～0.940之间时,其比值越大,流态指数越小。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S277.95
【图文】：

流道,迷宫,流态指数,水力性能

同时得到流道的流态指数在 0.51~0.55 之间；李琳等针对矩形迷宫流道，进行水力性能试验，研究该流道断面形状与其水力性能的关系，得到流道的流态指数在 0.57 左右；刘淑萍等[34]针对圆弧形迷宫流道滴头进行水力性能试验，分析了该流道在低压条件下流量与压力的关系以及结构参数对其流态指数的影响，发现流道内水流为过渡流，其流态指数均大于 0.5；张丽娟等[35]利用 CFD（计算流体力学）数值模拟软件，针对齿形迷宫流道滴头进行水力性能试验，分析并建立了流态指数和结构参数之间的数学关系，并得到流道的流态指数在 0.45~0.51 之间；王新坤、李亚飞等人[36]构建了圆柱绕流流道滴灌灌水器，并利用 CFD 数值模拟软件对其内部流动机理及水力性能进行研究分析，得到流道的流态指数在 0.52 左右；李俊红、王新坤等人[37,38]提出了一种三角绕流流道，研究了该流道内部流动机理及流量与压力之间的关系，并对其流道结构单元进行优化，得到流道的流态指数在 0.5 左右；李云开等[39,40]基于分形理论，构建了一种分形流道滴头，并对该流道进行水力性能试验，得到流道的流态指数在 0.47~0.55 之间；Yuan Weijing 等[41]在迷宫流道研究管道转折消能的基础上，加入分流、渐扩、渐缩等加大局部损失的方式，构建了一种分流式流道，通过对该流道的水力性能试验，得到流道流态指数在 0.51 左右。常见的几种滴灌灌水器流道如图所示。

流道,绕流,三角,流态指数

技术路线图,双向流道,水力性能,流道

西安理工大学硕士学位论文能，以及流态指数与不同结构参数间的相关关系，获得影响流道水力性能的主要参数；时，分析不同压力区间流道的水力性能，根据流道压力场、压降和速度场的分布，研究向水流与正向水流流量比值同水力性能的关系，分析改进的双向流道稳流机理。（3）根据改进的双向流道高压区与低压区水力性能的不同，对其进行分段设计研通过 3 组分段双向流道的水力试验，验证数值模拟方法对该流道的可靠性，进一步运Fluent 数值模拟方法，分析 9 组分段双向流道的水力性能，根据压力场、压降和速度场分布，研究流道的稳流机理，为滴灌灌水器流道的研发提供理论指导。1.3.2 技术路线根据本文研究内容与相关方法，技术路线的制定如图 1-6 所示。

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