多孔变径出流管标准化管径设计方法

针对多孔出流同径管存在压强水头偏差大、造价高、流速分布不均匀的问题,通过对多孔出流管进行变径设计,可使每个孔口实际压强水头等于要求的压强水头,从而提高灌水均匀度.以管道成本最小为目标,以管道允许压强水头差为约束条件,利用微分法得到多孔出流管最优管径组合,初步确定管径范围;在此基础上,结合市场上可购买的商用管道,选择几种靠近初选管径的商用管道,进行管道标准化设计,不同管径的多口出流管压强水头坡度线切点处的斜率等于允许水力坡度,允许水力坡度由允许最大压强水头差和地面高差决定,从而确定出不同管径对应的水力坡度线的交点,进而分析出不同管径对应的管长.实例应用表明,利用该设计方法,每个孔口要求的压强水头与实际压强水头接近,由于管径随管道流量的减小而减小,不仅可以使管道内流速分布均匀而且可以降低造价,该方法计算简单方便,可以在Excel表格上完成,计算结果可直接用于多孔出流管的设计中.     

陕北山地红枣抗裂性研究

在陕西榆林的米脂县通过田间实地调查、定位试验观测和室内试验结合,分析了当地不同红枣品种的抗裂特性和裂果的主要原因。结果表明,(1)自然条件下不同品种间裂果一般与降雨时间和枣果成熟度有关,而抗裂性很强的品种(如米枣)不受降雨的影响;(2)在浸泡12 h参试的6个红枣的裂果率表现为骏枣>赞皇大枣>梨枣>马牙枣>灌阳长枣>米枣,浸泡12 h后随着浸泡时间的延长各种红枣的裂果率均有上升,但它们的裂果率大小顺序基本不变;(3)枣果的裂果率与果实的12 h吸水率关系密切;(4)枣果的裂果率与果实的品质无相关性;(5)施肥有利于提高红枣的抗裂性能,其中施尿素处理后较为明显。     

弹性膜片硬度和厚度对调压装置水力性能的影响

提出了一种毛管调压装置,对起主要调节作用的弹性膜片的厚度和硬度分别选取3个水平做完全试验,测试进口压力在50～300kPa时调压装置的水力性能,试验得到调压装置的流量为962.794～1 419.538L/h,流态指数为0.083 5～0.168 5,调压装置调压效果良好,但调压区间偏小。弹性膜片厚度和硬度对流态指数和流量的影响均显著,并建立了弹性膜片硬度和厚度与调压装置流态指数以及流量的定量关系。     

T型三通管水力特性的数值模拟与试验研究

为研究T型三通管水流的流动特性,该文进行了试验研究和数值模拟。试验中使用压力传感器监测管道动水压强,数值模拟采用SIMPLEC的求解方法求解Navier-Stokes方程和κ-ε湍流方程。分析不同工况下水头损失的产生机理,得到了不同分流比、入口流速、管径比对水头损失系数的影响:单管通水时水头损失系数比双管通水时的水头损失系数约大1.01～1.94倍,当入口雷诺数Re相同时垂直支管的水头损失系数比水平支管的水头损失系数约大2.20～2.55倍,不同管径比对垂直支管的水头损失系数影响不明显,水平支管的水头损失系数随管径比的增大而减小。研究结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合较好,得出的结果对工程有指导意义。     

葡萄分层地下滴灌滴头布设深度优化

为解决不同树龄葡萄根系的差异使得地下滴灌系统在布设应用中存在的困难,采用室内试验和HYDRUS-2D数值模拟相结合的方法,以宁夏和关中葡萄产区为例,研究了2种土质条件下分层地下滴灌土壤水分运动规律,提出了分层地下滴灌带最佳布设深度.研究结果表明,HYDRUS-2D模拟值与试验实测值具有良好的吻合度.地下滴灌带的埋深直接影响土壤水分的分布,2种土质下湿润体内部处于最佳含水率区间的土壤体积随滴头间距的增加而增大.通过适当增大浅层滴头埋深并减小深层滴头埋深可减小表层水分无效损耗.从避免水分无效消耗以及提高湿润体与根系匹配效果等角度出发,建议关中地区葡萄单滴头灌溉且适宜滴灌带布设深度为20 cm;宁夏贺兰山地区滴灌带布设深度以15 cm和45 cm为宜.     

U形渠道正常水深的直接水力计算公式

针对水力性能优良的U形渠道,依据明渠均匀流基本原理,以过水断面水深恰好等于U形底弧弓高时断面过流量作为分界流量Qb,引入断面特征参数和无量纲相对正常水深,采用麦考特优化法,以离差平方和最小为目标,利用SAS软件编程,通过最优化拟合建立了U形渠道正常水深直接水力计算公式。通过误差分析表明,所建公式在渠道过流量Q小于分界流量Qb时,计算相对误差绝对值均小于0.44%;渠道过流量Q大于分界流量Qb时,计算相对误差绝对值均不超过1%,可见公式具有较高的精度,且物理概念清晰、计算方便快捷;该公式不仅可用于解决宽浅式渠道正常水深水力计算,也适用于窄深式渠道正常水深的水力计算,具有较强的通用性,可为渠道工程设计和运行管理提供理论依据和有益参考。     

基于遗传算法的树状灌溉管网优化设计

针对树状灌溉管网优化设计的特点,以管网投资最小为优化目标,提出了一种符合实际且能结合设计人员经验的灌溉管网优化布置,并利用基于整数编码的遗传算法进行求解,减少了非可行解的产生。并编制了matlab优化设计程序,通过实例进行验证,并与相关生成树算法进行比较,研究表明,该方法可获得较优的设计方案。     

基于有限元分析的卷盘式喷灌机双喷枪支撑结构研究

针对卷盘式喷灌机单根悬臂梁式双喷枪支撑结构在加长悬臂时刚度不足的问题,利用ANSYS软件构建有限元模型进行双喷枪支撑结构的强度和刚度分析,首先分析单悬臂梁支撑结构的悬臂极限长度,在此基础上,将单根悬臂梁支撑结构改进成桁架式悬臂梁支撑结构,再利用ANSYS软件分析改进后结构的极限长度,结果表明:单根悬臂梁式双喷枪支撑结构的极限臂长为3.4 m,改进后结构的极限长度为21 m,表明改进后支撑结构使悬臂长度显著增加。最后,根据ANSYS机构设计结果,制作了桁架式悬臂梁支撑结构实物,该实体已经应用于实践。同时,研究结果可为指导用户制作不同长度双悬臂支撑结构。     

渭北地区苹果高产灌溉制度研究

根据１９９６年￣１９９８年陕西省淳化县泥河沟流域试验区田间试验资料研究了在小管出流灌水条件下,苹果耗水量与产是,质量的关系,根据苹果全生育期水量平衡原理,确定耗水量,并结合理论公式推算不同频率年的耗水规律,分析确定了最佳耗水量与最佳灌溉定额,最后提出渭北地区苹果高产的灌溉制度;灌水定额３３０ｍ＾３／ｈｍ＾２,灌水次数最多８次,最少１次。     

混凝土薄壳球形水窖结构的优化设计

【目的】分析球形水窖空间结构的应力分布情况并进行几何尺寸优化,避免建设者根据经验来确定球形水窖的厚度、构造及混凝土标号,以节省建窖材料,同时防止应力不足而发生破坏。【方法】利用基于ANSYS平台新开发的窖体有限元分析软件,对实际中窖壁厚度为4和11 cm的混凝土薄壳球形水窖进行空间结构应力分析,同时以水窖耗材量最小为目标函数,以许用应力和变形量为约束条件,对其进行几何尺寸优化。【结果】计算得出窖壁厚度为4和11 cm的水窖最大拉应力分别为1 380.00和447.31 kPa,最大压应力分别为5 153.20和1 896.70 kPa;优化出空窖不利工况下容积为20,30和40 m3的球形水窖窖壁最佳厚度,即栗钙土地区分别为0.051,0.061和0.065m,黄土地区分别为0.050,0.059和0.062 m。【结论】经软件优化计算后的球形水窖结构,既能满足强度和刚度的要求,同时也最大限度地节约了材料用量;利用新开发的窖体结构优化分析软件,能够对球形水窖进行空间应力分析与结构优化,可以作为球形水窖设计软件。