滴头流道CFD分析的研究进展与问题

滴头是滴灌系统重要的构成部件，其内部流道的流场直接决定了滴头性能的优劣，近几年出现的计算流体动力学(CFD)技术为准确分析滴头流场提供了一种新的途径，已成为滴头研究的热点。该文分析了滴头CFD研究现状，指出了在数值计算模型、边界条件处理方式、流动机理及采用粒子图像速度仪观测微尺度流场时存在的问题，给出了最新的计算实例，分析了影响滴头CFD模拟精度的各种因素，文中提出应按照微尺度理论建立数值分析模型，采用瞬态方法和低雷诺数湍流模式分析滴头内部流场。     

片状迷宫滴头中悬浮颗粒浓度分布规律数值分析

迷宫滴头内部结构复杂尺寸微小，水源过滤后仍含有悬浮颗粒，研究悬浮颗粒在滴头内分布的影响因素对于滴头结构改进有重要意义。该文根据两相流理论，利用计算流体动力学软件FLUENT对迷宫滴头进行了液固两相流数值分析。采用标准k-ε湍流模型及多相流Eulerian模型，模拟得到不同入流颗粒浓度及大小时滴头内流场及颗粒浓度分布，分析了颗粒大小及入流浓度对悬浮颗粒浓度分布的影响。研究结果表明：滴头的进口、缓水区及流道拐弯区、迎水区等局部悬浮颗粒浓度增大，齿尖附近浓度接近入口浓度。除齿尖及流道背水区外，其他部位的颗粒浓度均随粒径的增大而升高；滴头内颗粒浓度分布随入流浓度的升高而升高，不同位置处浓度变化规律略有不同。     

滴灌条件下水的硬度对滴头堵塞的影响

为探明滴灌条件下水的硬度对滴头堵塞的影响规律及堵塞机理,该文选取不同硬度水源和2种滴头(内镶圆柱式、内镶贴片式)进行滴灌试验,研究滴头的流量变化和堵塞规律,并用场发射扫描电镜技术观测了滴头内堵塞物的结构及成分。结果显示:硬水滴灌条件下,2种滴头的平均相对流量随着滴灌运行时间的增加呈均匀下降趋势,且水质越硬下降越明显;硬水滴灌会造成滴头堵塞,且水质越硬堵塞程度越严重。但同一硬度水源处理下,2种滴头的平均相对流量和堵塞程度基本一致。堵塞的滴头在毛管的前1/3段、中1/3段、后1/3段都有分布。堵塞物质分析显示,Ca CO3沉淀导致的化学堵塞是滴头堵塞的主要原因。研究结果为滴灌技术在灌溉水质较硬地区的推广使用提供参考。     

不同灌水器对日光温室番茄产量及耗水量的影响

以番茄品种金棚1号为试材研究不同滴灌灌水器对日光温室番茄生长、产量和耗水量的影响。结果表明:耐特菲姆片式滴头滴灌带处理的番茄株高显著高于其他处理,产量最高,分别较痕量灌溉系统、北京绿源片式滴头滴灌带和保定华宇园林滴灌管处理增产9.3%、11.9%和14.3%;但耐特菲姆片式滴头滴灌带处理的耗水量也最大,以番茄全生育期计,分别较痕量灌溉系统、北京绿源片式滴头滴灌带、保定华宇园林滴灌管处理增加4.0、8.3、4.9mm。综合各项因素,重力滴灌条件下耐特菲姆片式滴头滴灌带较适于秋冬茬日光温室栽培番茄使用。     

快速原型制造技术在滴灌滴头定型中的应用

该文简单介绍了滴灌技术和快速原型制造技术，重点阐述了依托快速原型制造技术的滴头产品的快速研制过程，由三维CAD模型可直接在成型机上快速做出原型，通过对快速制造原型样品的实验便可完成微滴头的快速设计定型，从而实现了节水滴头样件的快速开发。     

小管出流灌溉技术的研究（Ⅰ）──墓本结构与灌水技术要素

为了解决滴灌系统滴头易堵塞的难题，我们研究成功一种新型的果园节水灌溉技术──小管出流灌溉技术。本文论述了小管出流灌溉技术的基本结构、技术特点、灌水技术要素与系统的经济评价。     

滴灌产品的激光快速成型技术

激光快速成型技术是近代制造技术的一大飞跃,已开始应用于许多行业的产品开发和模具制造。近年来,随着我国节水灌溉事业的发展需求,开发适用我国国情且具有自主知识产权的节水灌溉新产品迫在眉睫。传统的产品开发工艺过程复杂、周期长、成本高,严重地制约了产品的开发进程。快速成型技术在本行业的应用,使得节水灌溉新产品的快速开发成为现实,对加速我国节水灌溉事业的发展具有显著的意义。简述了滴灌灌水器的激光快速成型技术原理、制作过程及其特点。     

移动滴灌系统土壤水分入渗试验与数值模拟

为减少大型喷灌机的喷灌水分蒸发漂移损失,将低压喷头改装成按适当间距布置的大流量压力补偿滴灌管,使大型喷灌机自走时拖拽滴灌管,实现边移动边滴灌。该移动滴灌系统融合了大型喷灌机与滴灌的技术优势,具有较高的节水潜力,研究其土壤水分入渗规律对于设计节水高效的灌溉系统具有重要意义。为确定移动滴灌管灌水后的土壤湿润体形状及土壤水分分布情况,该研究搭建了移动滴灌试验装置,设置30、40与50 mm 3种灌水深度进行移动滴灌土箱试验,同时利用HYDRUS-2D建立移动滴灌条件下的土壤水分运动数值模型。模拟与实测结果对比表明,所构建模型能较准确地反映移动滴灌的土壤水分运动规律,土壤剖面中的水分运动均遵循面源入渗模式,灌水后48 h土壤剖面含水率模拟值的标准均方根误差低于20%,各测点处含水率变化过程模拟的标准均方根误差值总体低于25%。利用所建模型分析了砂壤土、壤土与粉壤土3种不同的土壤质地,20、30与40mm³种不同的灌水深度以及0.050、0.075、0.100、0.125与0.150 cm³/cm³ 5种不同的土壤初始含水率对移动...     

滴灌三角形迷宫滴头水力性能稳健性分析

由于滴灌滴头流道曲折复杂,各种结构参数都不同程度地影响着滴头水力性能,滴头水力性能分析时,很难建立显式的解析模型.为此提出基于移动最小二乘响应曲面法建立滴头水力性能可靠性指标对应结构影响参数的灵敏度分析模型.结果表明,滴头流道流量系数的可靠度对流道长度和流道宽度的均值灵敏性较强,对流道转角的均值灵敏性较差;滴头流道流态指数的可靠度对流道宽度和流道转角的均值灵敏性较强,对流道长度的均值灵敏性较差;基本变量标准差的增加会降低滴头流道流量系数和流态指数的可靠度.基于移动最小二乘响应曲面滴头水力性能可靠性灵敏度分析结果与通常的定性分析结果一致,验证了本方法的有效性.     

自适应滴灌灌水器的水力性能试验

为检验自适应滴灌灌水器的流量自动调节效果,根据自适应滴灌灌水器的工作原理,利用负压吸气泵模拟土壤负压,进行了AD-1型自适应滴灌灌水器在流量补偿、流量自适应2种工作模式的流量均匀性、供水压力-流量关系、模拟土壤负压-流量关系等水力性能试验与研究,并分析了其适宜的工作压力。结果表明:AD-1型自适应滴灌灌水器增添的滴水状态控制结构,不仅保留了常规滴灌灌水器的流量补偿特点,还增添了感知土壤水分含量、智能化控制灌溉和流量自动调节的多重使用功效。在流量补偿模式下,灌水器在额定供水压力100kPa时的平均流量为14.71L/h,且流量均匀度高,流量偏差系数为9.79%;在流量自适应模式下,灌水器的流量均匀度基本不变,在供水压力30kPa和土壤负压最小值20kPa的共同作用时即可开始正常工作,并确定出最小、最大的适宜供水压力分别为30、50kPa。在适宜供水压力30～50kPa范围内,灌水器能根据土壤实际水分状况在0～11.22L/h之间实时、自动调节滴水流量,改变了常规灌水器被动出水的工作方式,真正实现作物、土壤的按需主动连续取水,明显地提高了节水灌溉设备的精准灌溉水平,既保证了作物正常生长的适宜土壤水分,又促进了灌溉系统应用模式向智能化、自动化方向的进一步发展。