痕量灌溉控水件数值模拟与实验研究
发布时间：2020-12-09 08:47
痕量灌溉技术是一种具有双层过滤膜的新型节水技术,其灌溉管的核心器件由面积大、孔径小的过滤膜和面积小、孔径大的毛细管束组成。在大规模的田间灌溉实验中,灌溉系统的各类参数设置需要重复、大量的试验,试验周期长,试验成本高。而数值模拟分析能够有效分析灌溉管内的压力和水流速度等规律。因此,利用有限元分析来指导实际痕灌灌溉管的选择和铺设,可缩短试验周期,节约试验成本。本文以痕量灌溉管为研究对象,采用ANSYS模拟仿真软件,建立管中流动有限元模型,系统模拟了痕灌管在不同间距和压力下的流场变化规律,并通过室内实验结果进行验证。室内实验结果与模拟曲线的匹配度较高。不同间距的痕灌管在同一压力下的模拟出口流量几乎相同,且痕灌产品的出水均匀度较高。每一类痕灌管在不同压力下的模拟出口流量均随着进口压力的增大而增大。通过实验和模拟结果互相验证及调整,建立优化的痕灌管模型,模拟不同渗透率、管径、膜面积比和孔径比的出水规律。痕灌管的出水量随着毛细管束的渗透率的减小而呈小M形曲线减小,其波动幅度为1.85 L/h。痕灌管的出水量随着其管径的增大而呈斜线增大,其波动宽度为0.027L/h。痕灌管的出水量随着毛细管束直径的...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
痕量灌溉管示意图
均处于同一个水平高度，其重力势能相同。痕灌产品的动力由离心泵提供，将痕品中的水流速度和流量转化成一定的压力，即痕灌管的进口压力。故整个实验和模拟过程中能量守恒。.3 数值模拟过程数值模拟过程包括三个步骤，即三维建模及网格划分、边界条件及算法的定义代计算得出模拟结果。本次实验采用的是普泉科技有限公司的痕量灌溉带产品，痕灌管建模，进行模拟计算。建模前需要确定痕灌管的几何结构参数。通过对痕进行较精确的测量，基本确定了三维痕灌管模型的参数。.3.1 建模首先应用 Gambit 软件对痕灌产品进行三维建模，由点构成线，由线组成面，扩充为体。如下图 2-1 所示，为所测得的痕灌管的基本尺寸参数。
图 2-2 三维痕灌管网格2.3.3 边界条件定义模型边界条件定义包括：流动进口边界、流动出口边界、给定压力边界、壁面边界、对称边界、周期性边界等。在迭代求解计算前设置边界条件，即给定各类求解方程的初始值。在本课题中主要定义压力进口边界、压力出口边界、多孔介质阶跃、壁面边界等初始值。管中流动模型较为简单，在Gambit软件中进出口分别设置为压力进口、压力出口即可。但痕灌管模型中的控水件包含两种多孔介质，故需要设置面多孔介质的边界类型为 POROUS-JUMP，体多孔介质的边界类型为 FLUID，两层过滤膜在ANSYS 软件中具体定义参数。最后，在 Gambit 软件中保存网格文件格式为 henguan.dbs 文件，并导出网格文件 henguan.msh；安全退出 Gambit 界面即可不损坏网格文件。将 henguan.msh文件导入到 ANSYS 模拟软件中，从而可设置边界条件，并迭代
【参考文献】：
期刊论文
[1]痕量灌溉技术原理与流量测试[J]. 赵浮萍. 当代农机. 2016(06)
[2]极端干旱区红枣痕量灌溉技术研究[J]. 王成福,诸钧,曹伟. 陕西水利. 2016(03)
[3]痕量灌溉技术在日光温室西葫芦栽培上的应用研究[J]. 沈富,刘宏久,李建设,高艳明. 湖北农业科学. 2016(02)
[4]痕量灌溉技术在设施蔬菜上的应用[J]. 王景华. 农业技术与装备. 2015(09)
[5]新疆痕灌技术让农业“节水增效”[J]. 农村实用技术. 2015(08)
[6]痕量灌溉水分运移调控与水分分布过程实验研究[J]. 马勤学,李红旭. 新疆环境保护. 2015(01)
[7]Hydrus-3D模型模拟田间点源入渗与水分再分布准确性评价[J]. 周广林,王全九,李云,苏李君. 干旱地区农业研究. 2015(02)
[8]基于量纲分析的内镶圆柱式毛管局部水头损失研究[J]. 王亚林,朱德兰,张林. 水利学报. 2015(05)
[9]痕量灌溉管不同埋深对日光温室沙培黄瓜的影响[J]. 沈富,哈婷,李建设,高艳明. 广东农业科学. 2014(23)
[10]痕灌技术破解低流量下灌水器堵塞难题[J]. 林业实用技术. 2014(10)
硕士论文
[1]高速公路绿化隔离带节水灌溉技术应用研究[D]. 范达.大连海事大学 2014
[2]河套灌区农田激光平地试验分析与水平畦田技术模式研究[D]. 李佳宝.内蒙古农业大学 2014
[3]痕量灌溉技术在新疆过渡带典型土壤中水分运移应用试验研究[D]. 于洋.新疆大学 2014
[4]聚丙烯微孔膜的表面亲水性能研究[D]. 胡惠敏.武汉工程大学 2014
[5]波动水压对灌水器水力性能影响的实验研究[D]. 王聪.华中科技大学 2011
本文编号：2906616
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
痕量灌溉管示意图
均处于同一个水平高度，其重力势能相同。痕灌产品的动力由离心泵提供，将痕品中的水流速度和流量转化成一定的压力，即痕灌管的进口压力。故整个实验和模拟过程中能量守恒。.3 数值模拟过程数值模拟过程包括三个步骤，即三维建模及网格划分、边界条件及算法的定义代计算得出模拟结果。本次实验采用的是普泉科技有限公司的痕量灌溉带产品，痕灌管建模，进行模拟计算。建模前需要确定痕灌管的几何结构参数。通过对痕进行较精确的测量，基本确定了三维痕灌管模型的参数。.3.1 建模首先应用 Gambit 软件对痕灌产品进行三维建模，由点构成线，由线组成面，扩充为体。如下图 2-1 所示，为所测得的痕灌管的基本尺寸参数。
图 2-2 三维痕灌管网格2.3.3 边界条件定义模型边界条件定义包括：流动进口边界、流动出口边界、给定压力边界、壁面边界、对称边界、周期性边界等。在迭代求解计算前设置边界条件，即给定各类求解方程的初始值。在本课题中主要定义压力进口边界、压力出口边界、多孔介质阶跃、壁面边界等初始值。管中流动模型较为简单，在Gambit软件中进出口分别设置为压力进口、压力出口即可。但痕灌管模型中的控水件包含两种多孔介质，故需要设置面多孔介质的边界类型为 POROUS-JUMP，体多孔介质的边界类型为 FLUID，两层过滤膜在ANSYS 软件中具体定义参数。最后，在 Gambit 软件中保存网格文件格式为 henguan.dbs 文件，并导出网格文件 henguan.msh；安全退出 Gambit 界面即可不损坏网格文件。将 henguan.msh文件导入到 ANSYS 模拟软件中，从而可设置边界条件，并迭代
【参考文献】：
期刊论文
[1]痕量灌溉技术原理与流量测试[J]. 赵浮萍. 当代农机. 2016(06)
[2]极端干旱区红枣痕量灌溉技术研究[J]. 王成福,诸钧,曹伟. 陕西水利. 2016(03)
[3]痕量灌溉技术在日光温室西葫芦栽培上的应用研究[J]. 沈富,刘宏久,李建设,高艳明. 湖北农业科学. 2016(02)
[4]痕量灌溉技术在设施蔬菜上的应用[J]. 王景华. 农业技术与装备. 2015(09)
[5]新疆痕灌技术让农业“节水增效”[J]. 农村实用技术. 2015(08)
[6]痕量灌溉水分运移调控与水分分布过程实验研究[J]. 马勤学,李红旭. 新疆环境保护. 2015(01)
[7]Hydrus-3D模型模拟田间点源入渗与水分再分布准确性评价[J]. 周广林,王全九,李云,苏李君. 干旱地区农业研究. 2015(02)
[8]基于量纲分析的内镶圆柱式毛管局部水头损失研究[J]. 王亚林,朱德兰,张林. 水利学报. 2015(05)
[9]痕量灌溉管不同埋深对日光温室沙培黄瓜的影响[J]. 沈富,哈婷,李建设,高艳明. 广东农业科学. 2014(23)
[10]痕灌技术破解低流量下灌水器堵塞难题[J]. 林业实用技术. 2014(10)
硕士论文
[1]高速公路绿化隔离带节水灌溉技术应用研究[D]. 范达.大连海事大学 2014
[2]河套灌区农田激光平地试验分析与水平畦田技术模式研究[D]. 李佳宝.内蒙古农业大学 2014
[3]痕量灌溉技术在新疆过渡带典型土壤中水分运移应用试验研究[D]. 于洋.新疆大学 2014
[4]聚丙烯微孔膜的表面亲水性能研究[D]. 胡惠敏.武汉工程大学 2014
[5]波动水压对灌水器水力性能影响的实验研究[D]. 王聪.华中科技大学 2011
本文编号：2906616
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