多孔膜袋灌水力性能分析

膜袋灌是一种新型高效的作物灌溉方法,通过对多孔膜袋灌在0.2、0.3、0.4 m工作水头的水力性能试验进行分析,研究了工作水头、孔距、孔径3个因素分别对膜袋局部水头损失、膜袋出流以及膜袋灌水均匀度的影响。结果表明:(1)膜袋的出水孔都会产生局部水头损失,流速越大,膜袋的局部水头越大,并且上游工作水头越大,膜袋的局部水头损失也越大;(2)膜袋的局部水头损失随着孔距、孔径的增大而减小;(3)多孔膜袋内的水流流态均为层流,膜袋出流量随着孔距和孔径的增大而增大;(4)当工作水头为0.3 m,孔距为40 cm时,推算出膜袋的极限铺设长度为184.8 m。研究结果对提高膜袋设计精度有重要意义。     

温室滴灌系统支管水力性能影响因素试验研究

通过室内试验研究分析了入口压力、支管长度、毛管间距3个因素对滴灌系统中支管水头损失及沿程压力分布的影响。结果表明:支管上的水头损失随着支管长度和入口压力的增大而增大,随毛管间距的增大而减小,但入口压力增大也同时使得支管沿线压力分布更为均匀。毛管间距0.6、0.9和1.2m条件下,满足水力偏差要求的支管最大铺设长度分别为20、40和60m。支管沿程压力分布曲线服从三次多项式关系,R2均在0.99以上。对支管上水头损失的构成进行了分析,表明局部与沿程水头损失之比fc随支管长度的增加、毛管间距的减小而增加,部分工况下fc会超过1;fc随首部压力的变化较为复杂,与具体的管网铺设s条件相关。多孔系数与来流条件有关,利用克里斯钦森公式计算出的多孔系数比实际值略微偏大,入口雷诺数从22 707增加至50 846时,克里斯钦森公式计算值与实测值之比从1.107降至1.068,表明入口雷诺数越大,克里斯钦森公式的计算精度越高。     

多孔出流管水流阻力及压强水头分布规律研究

对DN32×20T型三通管(多孔出流支管局部水头损失主要发生位置)进行了局部水头损失试验研究,结果表明光滑紊流区内主管至侧管流向局部水头损失系数1随雷诺数的增大而变化很小,随分流比的增大而增大;而主管至直管流向局部水头损失系数2随雷诺数的增大而减小,随分流比的增大先减小而后增大;并给出了局部水头损失系数1与2的经验公式。与实测值对比得出:提出的沿支管方向毛管进口压强水头经验计算公式具有较高的计算精度;最后,利用本文提出的局部水头损失系数经验公式分析了等距、等流量多孔出流支管局部水头损失与沿程水头损失的比值hj/hf的变化规律,并给出了扩大系数K的经验公式。     

微孔渗灌管水力特性的试验研究

通过试验实测的方法,对埋入地下的微孔渗灌管灌水时管路的水力特性进行了研究。结果表明,随着进水口压力、管长和微孔渗灌管透水性能的增加,微孔渗灌管水流量、沿程的水头损失和水力偏差率增大,且水头损失主要发生在微孔渗灌管靠近进水口的前半段。实际设计管网时,应综合考虑供水压力、渗灌管透水性能对水头损失的影响,确定管网中毛管的长度,保证灌水均匀度。     

喷灌塑料管道水力阻力系数λ的实验研究

实验是在水头59m,管长234m,以及水头24m,管长扣一99m的两处坡度均一的测试场进行的。通过对硬聚氯乙烯管、改性聚丙烯管和无缝钢管等八种不同口径的管道的测试（场地布置见图1）,初步研究了常用喷灌管道沿程阻力系数人的变化、水头损失与流速的关系、管流在不同水头下的变化,进而求出塑料管道水力计算经验公式。图1第一测试场布置示意囹1塑料管道水力阻力系数人的实验1．l输水管阻力系数人的变化山区自压喷灌管道多属长管型,水头损失主要是沿程损失,局部损失较小,可忽略不计。此次测试只考虑由沿程阻力引起的沿程水头损失。试验时,…     

多孔管沿程压力分析

针对目前多孔管沿程水头损失计算方法存在的问题,推导出了一个新的多孔管沿程水头损失近似计算公式。利用导出的公式,分析了多孔管沿程的压力变化,这无论是对喷、滴灌工程的规划设计,还是对多孔管水力特性的进一步研究都是有益的。     

滴灌管水头损失影响因素试验研究

滴灌管的水力性能直接影响到灌水均匀度,是滴灌系统设计和运行过程中的重要指标。通过室内测压试验,研究了滴灌管管长、滴头间距、首部压力以及滴头接入等因素对滴灌管局部水头损失系数和沿程压力分布的影响。结果表明,滴灌管总水头损失随管长的增大、滴头间距的减小而增大,首部压力增大在使得损失增大的同时也使得管路沿线压力分布更为均匀。通过分析每种工况下的水头损失构成,得出局部损失系数ζ在0.137~0.767之间变化,表明有些情况下局部损失在总损失中占有不可忽略的比重。局部损失系数随入口雷诺数的变化不明显,但与滴头间距s和滴头所在位置处过水断面的收缩比ε呈明显的负相关关系,通过回归得到了以ε和s表示的ζ的经验公式,决定系数R2为0.915,并结合经验能坡曲线给出了确定滴灌管沿程任意位置压力大小的方法,计算与试验实测结果拟合效果较好。     

多孔流体分布管出流及水头变化规律研究

多孔流体分布管广泛应用于滴喷灌、石油化工、给排水、电力、通风等领域中,不同领域多孔流体分布管的长度不尽相同,流体的流态不同,其内在的水头变化和出流情况也各不相同。结合前人理论分析结果,通过三组实验数据得出多孔流体分布管不同流态(全紊流区,完全紊流区,非完全紊流区,过渡区,层流区)下相应管长的不同,并根据不同流态(全紊流区,完全紊流区,非完全紊流区,过渡区,层流区)分区完整程度的不同得出不同类型多孔流体分布管内在水头变化趋势:对于分区完整的多孔流体分布管长管压力沿程降低,降低幅度沿程变小,到多孔流体分布管末端时压力变化趋于平缓;对于分区较完整(过渡区很小可忽略不计)的多孔流体分布管中长管压力先降低后升高,整体变化幅度不大;对于分区不完整(过渡区和层流区很短可忽略不计)的多孔短管压力沿程呈上升趋势。结合对多孔流体分布管水头变化的分析,推导出多孔流体分布管内部的水头变化和流速水头的恢复值的计算公式,为多孔流体分布管的设计提供帮助。     

低压多孔灌溉软管设计与评价方法的研究

低压多孔均匀出流灌溉软管是在低压管道输水灌溉基础上，结合沟灌和膜孔沟灌研究设计的一种新配套设施。本文在研究灌溉软管的有关水力参数基础上，研究设计出一种适合低压多孔均匀出流灌溉软管设计与评价的图解法，为灌溉工程设计与评价提供便利。     

薄壁微喷带沿程水头损失试验研究

【目的】研究薄壁型微喷带沿程水头损失的水力性能。【方法】采用控制变量法与L9(34)正交试验方案,对折径为N43、N45、N50、N64 mm的微喷带进行沿程水头损失水力性能试验,获取流量、长度、折径与水头损失等试验数据,分析流量、长度、折径三因素对沿程水头损失的影响程度以及水头损失相关水力性能参数,提出了沿程阻力系数,对沿程水头损失计算公式参数进行修改,得出了薄壁型微喷带水头损失计算参数。【结果】薄壁型微喷带沿程水头损失随着压力与铺设长度的增大而增大;折径、流量、长度的F值分别为90.314、26.056、19.041,表明对沿程水头损失影响依次减小。【结论】采用修改后的沿程水头损失计算参数计算薄壁型微喷带沿程水头损失值与试验值吻合较好。     

竖井对低扬程贯流泵装置性能影响的数值模拟

为研究竖井贯流泵中竖井部分对贯流泵装置的水力性能的影响,采用计算流体动力学方法对包含进出水延长段、进出水流道、叶轮和导叶在内的整体泵装置进行数值模拟,分析竖井长度、竖井头部型线以及竖井尾部型线对进水流道水力损失、出口断面轴向速度分布均匀度、出口断面速度加权平均角以及泵装置能量特性的影响.结果表明:竖井长度、竖井头部和尾部型线对进水流道水力损失和出口断面速度加权平均角有影响,但是对进水流道出口断面轴向速度分布均匀度几乎没有影响;竖井尾部型线对流道水力损失影响最为显著,在设计流量工况下,竖井头部和尾部皆为锥形型式的进水流道水力损失较头部和尾部皆为圆弧形型式的进水流道的水力损失小24%;竖井头部型线和尾部型线采用锥形型式的进水流道水力性能更优,但是在选择锥形型线时候应注意不要延长竖井尾部长度.采用模型试验对数值模拟结果进行了验证,两者结果吻合较好,表明该数值模拟方法是可靠的.     

JP75型卷盘式喷灌机水涡轮能量转换数值模拟分析

为了对JP75型卷盘式喷灌机水涡轮进行能量转换分析、参数优化及探究其内部流动性能,采用CFD技术,对转速为250 r/min下的水涡轮进行三维建模、多面体网格划分以及数值模拟.分析水涡轮压力云图和速度云图,发现进口管道中不合理的弯道、喉部、喷嘴设计导致了水涡轮运行效率偏低,来流中的压力势能未能转化为有效的叶片冲击动能,大量能量仍以势能的形式储存在液流中.分析过流断面流线图,发现叶片间隙及出口管道入水口处有大量涡旋产生,造成部分能量损失,从而表明现有的JP75型水涡轮进出口设计和叶片设计需要改进.对进水管道喉部之后的射流段和转轮这两处进行能量转换计算,平均效率分别为26.31%和45.44%,转换效率明显偏低.对现有JP75型卷盘式喷灌机水涡轮进行了参数优化设计,经计算,初步确定了优化模型的标称直径为0.201 m、射流直径为0.021 m、设计水头为13.65 m.     

叶片进口边穿孔对离心泵空化性能的影响

为了研究叶片进口边位置附近穿孔对离心泵非定常空化性能的影响规律,以某离心泵为研究对象,在叶片进口边同一位置设计了10种孔径大小不同的圆孔,基于SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,分别对这10种叶轮的离心泵进行清水介质下的全流道三维非定常数值模拟,并同试验结果进行对比.研究发现,对于低比转数离心泵而言,在进口边气泡最先产生的位置进行叶片穿孔(该位置距叶片头部距离约占整个叶片长度的1/30),当穿孔直径为8 mm时,不仅扬程、效率得到提高,而且可显著地提高离心泵的空化性能;穿孔叶片将每个叶轮流道内整体的空化区截断成了2个空化区,随着孔径的增大,叶轮内低压区分布范围先减小后增大,当孔径为8 mm时,低压区的分布范围最小;叶片穿孔后叶轮内压力脉动幅值明显大于原型叶片且穿孔对流场的影响作用随着与穿孔位置距离的增大而逐渐减弱,在蜗壳内穿孔对流场的影响作用完全消失.     

支管射流三通结构优化与试验

为了提高支管射流三通水力性能,改善滴灌的灌水均匀性,基于CFX数值模拟技术,对进口宽度为15 mm的支管射流三通进行结构优化.选取位差、劈距、劈尖半径和侧壁倾角为影响因素,通过四因素三水平正交设计了9组模型,边界条件设定为进口压力100 kPa.选取支管射流三通出口设计流量为评价标准,支管射流三通最优结构尺寸为位差5.5 mm、劈距113 mm、劈尖半径13 mm、侧壁倾角10°.此结构尺寸参数下的支管射流三通水力性能试验结果表明:在进口水压为100 kPa时,支管射流三通脉冲频率为148次/min,水头压力振幅为37.9 kPa,水头压力损失为16.7 kPa,出口流量为0.698 L/s;支管射流三通所接滴灌带长度为60 m时,与普通支管三通相比,支管射流三通的灌水均匀系数提高了2.78%,流量偏差率降低了4.72%.该研究可为射流技术在脉冲滴灌系统的研究、开发与应用提供理论依据.     

多级离心泵叶轮与导叶的匹配特性

基于CFX软件,采用k-ε模型对某一立式三级离心泵全流场进行数值模拟,并进行试验验证,表明在设计工况下数值计算结果与试验结果吻合较好,但泵内流场分析发现,叶轮-导叶间隙及导叶内的流动损失较大.为了减少流动损失,提高多级离心泵叶轮与导叶之间的匹配特性,分别重新设计4种采用不同进口结构形式的导叶.在设计工况下对4种不同进口的导叶模型进行定常数值计算,并对水力性能、内部流动规律及叶片表面压力分布规律进行分析.结果表明:导叶进口采用扩散结构,与叶轮出口边相平行的模型水力性能最好;导叶进口采取扭曲结构时,能够提高叶轮扬程,但也会增大导叶与叶轮间隙的流动损失,并导致导叶进口压力不稳定;当导叶进口与叶轮出口平行时,可以减小导叶内的流动损失,提高导叶的水力性能;当导叶进口与轴线平行时,可以弱化叶轮与导叶之间的干涉作用,提高叶轮的水力性能,但会增大叶轮与导叶间隙处产生的流动损失.     

导叶进出口角对能量回收水力透平性能的影响

根据不同的导叶进、出口角,设计4组带导叶的基于单级离心泵反转的能量回收水力透平模型,应用计算流体动力学软件Fluent 6.3对其进行数值模拟.结果表明：同一流量,随着导叶进口角的增大,透平的效率和水头均显著下降,在最优工况点,模型A比模型D水力效率高出7%.进口角一定,出口角大于进口角时,导叶出口速度环量减小,透平效率降低;反之,出口角小于进口角时,导叶出口速度环量增加,透平效率提高.随着进、出口角的增大,最优工况点向大流量区域偏移,转轮内部压力分布均匀性变差.因此导叶进口角对能量回收水力透平的性能有决定性作用,进口角大于出口角有利于效率的提高.对于其他基本尺寸确定的能量回收水力透平,存在最佳的导叶进、出口角,且导叶进、出口角对透平的外特性和内流场均有很大的影响.结果为能量回收水力透平的进一步研究提供了一定的理论基础.     

自吸泵自吸过程气液两相流动特性

为了研究自吸泵自吸过程内部流动规律,以一台外混式自吸式离心泵为研究对象进行气液两相流动定常数值模拟,分析在不同进口含气率下叶轮和蜗壳气液两相分布以及平均静压分布规律,为自吸泵的优化设计提供依据.研究结果表明:气相最先聚集在靠近叶轮进口的叶片背面和隔舌区域,并随着进口含气率的增大,气相逐渐向叶轮和蜗壳流道内扩散,这不利于...     

低扬程立式泵装置流道优化及模型试验研究

为了在低扬程条件下实现较好的水力性能,分别对南水北调东线一期工程的长沟站和邓楼站的进、出水流道进行了优化水力设计和泵装置模型试验研究。结果表明,经过优化水力设计的长沟站和邓楼站立式泵装置在4m以下的低扬程条件下得到了优异的水力性能,设计扬程和平均扬程工况点的泵装置效率均达到78%、临界空化余量均小于6m。     

An approach for simulating the hydraulic performance of irrigation laterals

A new method for simulating lateral hydraulics in laminar or turbulent flow has been developed. The outflow is considered as a discrete variable and the friction head losses are calculated using the Darcy–Weisbach equation with an equivalent friction factor. Local head losses are also computed by applying equivalent coefficients that can be dependent on Reynolds number. Considering these premises, a compact expression that is valid for any type of regime has been deduced for calculating global head losses along any lateral stretch. The proposed method is useful to workout the hydraulic computation of laterals with the inlet segment at full or fractional outlet spacing, and complex laterals when a different pipeline diameter, slope, flow regime or emitter gap have to be considered.     

考虑水头损失的管道灌溉分水口轮灌分组优化模型

【目的】优化灌溉系统中分水口轮灌分组的灌溉制度,在满足流量要求的条件下节约电能。【方法】提出了在考虑水头损失时不同分水口状态与管道进口压力的关系模型,该模型利用分水口开关0,1状态作为自变量,从管道末端起利用推导的递推公式求出管道进水口的等效水头损失系数。依据该模型,在定流量分组轮灌优化中得到为使分组轮灌功率最小的目标函数。利用遗传算法对上述问题进行了优化求解,并给出了编码方案。【结果】在分水口等间隔布置时,轮灌分组按轮灌分组数等间隔安排所需功率最小,优化后的水头损失系数可以减小到没有优化前的0.772倍。【结论】本研究模型不仅适用于恒定流量的组合优化,也可应用于不同分水口的所需水量不同的随机灌溉以及恒压供水的优化中。