灌溉渠系非恒定流数值模拟及闸门运行设计

农业灌溉,需通过沿渠节制闸进行流量调节,掌握渠道中非恒定流的动态变化过程,具有十分重要的社会价值和应用意义。基于特征线法离散圣维南方程,模拟引汤灌区部分渠系在闸门调控下的非恒定流过渡过程,并与Mike11软件模拟结果进行对比,表明所建模型具有一定的可靠性。此外,在模拟结果基础上,进行了简单的闸门运行设计,根据闸下出流理论建立闸门开度调控模型,模拟结果表明在流量线性变化的条件下闸门开度也为线性变化,针对多级闸门同步与逐级调节情况下渠道中的非恒定流过程进行模拟,总结了两种方式的优缺点。     

南方滨海河网非恒定流计算模型的研究

根据广东省台山市都斛镇灌排河网的特点 ,建立了河网非恒定出流数学模型。该模型根据潮水位的变化 ,模拟河网的水位和流量变化过程。通过调节挡潮闸的运行时间和开启度 ,使该系统既能满足排涝要求 ,又能合理控制河网水位 ,使之满足农作物生长对地下水位的要求     

南方滨海河网非恒定流计算模型的研究

根据广东省台山市都斛镇灌排河网的特点，建立了河网非恒定出流数学模型。该模型根潮水位的变化，模拟河网的水位和流量变化过程。通过调节挡潮间的运行时间和开启度，使该系统既能满足排涝要求，又能合理控制河网水位，使之满足农作物生长对地下水位的要求。     

石头河东干渠渠系非恒定流的数值模拟

对于非恒定流,用常规的水文学方法很难分析计算渠道水流的水位、流量等水力要素随着时间和流程的变化,圣维南方程则可以解决这类问题.本文针对石头河东干渠渠系的具体情况,应用圣维南方程组建立数学模型,用特征线法对方程组进行求解,并对其中关键性参数进行分析研究.结果表明:计算水位、流量与实际过程相吻合,偏差均在允许范围之内.也进一步表明用圣维南方程组对石头河东干渠渠系进行非恒定流的数值模拟具有实用性和可操作性.     

离心泵叶轮内变流量流动特性的数值模拟

对一离心泵变流量时叶轮内部流动进行了数值模拟。计算过程中采用标准κ—ε二方程紊流模型,SIMPLEC算法。结果表明,设计流量时,流道入口段在流道的吸力面附近流体的相对速度比压力面附近大,在流道出口段压力面附近流体的相对速度比吸力面附近大;流量大于设计流量时,在流道入口段中线附近区域流体的相对速度较大,压力面和吸力面附近流体的相对速度均较小;流量小于设计流量时,流道入口段的吸力面附近出现空穴或旋涡,流道出口压力面附近有回流。大流量时流道出口的“射流／尾迹”减弱,小流量时流道出口的“射流／尾迹”增强。     

基于SRFR模型的畦灌技术要素非劣解

以灌水均匀度、灌水效率为评价指标,利用SRFR406模型对5个改水成数、31个畦长及13个单宽流量进行灌水质量评价,研究畦灌的技术要素非劣解。结果表明,在实际灌水过程中,参照非劣解集,可随着畦长、可供流量等条件的变化灵活调整其他灌水技术要素,以满足灌水质量的要求,而优化灌水技术方案只能选择灌水技术要素的最优解。可见,在应用上,畦灌技术要素的非劣解优于最优解。     

电站非恒定流对长尾水渠通航的影

安谷电站厂房尾水和船舶通航共用一长约10km的尾水渠，电站增甩负荷产生的非恒定流是影响船舶通航的一个重要因素。利用物理模型对电站非恒定引起的长尾水渠水位和流速过程线进行实时测量，总结了非恒定流引起的最大水位变率，最大流速及相应比降以及最大比降及相应流速，并计算了最不利工况下船舶有效推力和航行阻力。研究表明：电站增甩负荷幅度较小时，船舶可以正常航行于长尾水渠中。     

基于SISM模型和畦灌技术的冬小麦最小灌水定额研究

为确定满足畦灌技术约束下的冬小麦最小灌水定额,采用地面灌溉水流运动模拟模型SISM,结合华北地区畦灌现状,考虑畦田长度、坡度、田面标准差、微地形空间分布差异及入畦单宽流量等要素,设计53 088种畦灌技术要素组合,以地面灌溉水流覆盖整个田块和最小灌水深度Zmin ＞0为控制条件,对不同技术要素组合下的灌水过程进行模拟,...     

斜流泵小流量工况压力脉动数值模拟与实验

基于标准的Smagorinsky亚格子尺度模型,对斜流泵全流场进行大涡模拟并结合压力脉动实验对小流量工况下的压力脉动和内部流场进行研究。实验结果表明,叶轮进口处的脉动幅值最高,随着流量的降低压力脉动幅值逐渐增加,不同工况下叶轮进口、叶轮出口、导叶进口的压力脉动主频为叶频,但导叶出口脉动主频随着流量的变化而变化。大涡模拟表明,0.8Qopt工况下叶轮进口流动状态较好,叶轮进口轴面速度变化较小,而在0.4Qopt工况下叶轮进口流动状态较复杂,轴面速度变化较大,0.4Qopt工况时叶轮进口冲角增加以及受到相邻叶片叶顶泄漏流的影响,在t*=0.041 6时叶片进口吸力面已发生流动分离,当叶轮从t*=0.041 6旋转到t*=0.124 9时,叶片吸力面流动分离加剧,轮缘处的轴面速度明显升高,同时分离涡的旋转强度也逐渐增强,导致该区域的静压下降,逆压梯度上升,促使回流的产生,当回流到达叶片进口时进口处的静压逐渐恢复,因此叶轮进口流动分离是引起叶轮进口压力脉动幅值增加的重要因素。     

基于标量有限体积法的灌溉末级渠系非恒定水流模型

通过区分明渠非恒定流中对流波与重力波属于不同的物理过程,把渠道非恒定流控制方程进行了变形处理,基于标量有限体积法构建了具备高精度和分辨率的灌溉末级渠系非恒定流数值模型。基于文献数据及野外实测数据,对模型的模拟性能进行了验证。结果表明,构建的模型模拟的斗渠和农渠水位值与实测值之间的平均相对误差为2.8%～4.1%,水量平衡误差不大于0.07%,具备良好的模拟性能,为开展末级渠系布置模式及管理研究提供了可靠的数值工具。     

畦田灌溉水流演进计算简化模型研

在对水量平衡模型进行修改的基础上，结合零惯量运动方程，以水量平衡方程为基础，对畦灌水流演进模型的结构进行了研究。应用无因次系统模型，求得了模型的显式和隐式解。该模型可以用来计算畦灌水流演进距离。对山东省陈垓引黄灌区畦灌水流演进计算结果表明，该模型比以往使用的模型简单，计算精度与较复杂的零惯量模型的计算精度相当。模型计算不需编程，可以用手算完成全部计算过程，解决了传统的水量平衡模型无法解决的问题。     

膜孔畦灌水流推进过程试验及数值模拟研究

利用膜孔畦灌田间水流推进实测资料,根据膜孔灌室内点源入渗模型验证了大田膜孔畦灌水流推进距离与时间呈乘幂函数的关系,并推求了不同开孔率情况下的膜孔灌点源入渗参数。假定不同的田间糙率基于SRFR软件对膜孔畦灌水流推进进行数值模拟,使模拟水流推进时间与真实情况达到最佳匹配,来确定田间的糙率,为膜孔畦灌技术要素设计及田间试验提供了参考。     

低压管灌条件下波涌畦灌灌水质量评价

在机井灌区现有移动式低压管灌条件下,使用地面可移动的配水软管对冬小麦进行波涌畦灌,并与同条件下的连续灌溉进行对比,对波涌畦灌水流推进速度及灌水质量进行了评价。试验表明,波涌畦灌第二周期水流推进速度明显优于连续灌溉,与连续灌溉相比,波涌畦灌节水效果显著,灌水均匀度和灌溉水有效利用率明显提高,节水率为13.3%,灌水均匀度和灌溉水有效利用率分别提高18.82%和20.47%。     

基于区域畦灌模拟模型的参数随机模拟方法比较

针对区域畦灌随机模拟模型中直接蒙特卡洛模拟方法存在的抽样重复性及收敛性较差等问题,借助仅考虑土壤特性空间随机性的区域畦灌随机模拟模型,研究拉丁超立方模拟、修正拉丁超立方模拟与直接蒙特卡罗模拟在抽样精确性、区域畦灌模拟计算收敛性、准确性、稳定性和计算效率等方面的差异。结果表明:修正拉丁超立方模拟和拉丁超立方模拟能够很好地表征土壤干容重的区域分布特征,抽样精确性较高。修正拉丁超立方模拟收敛速度最快,能够显著改善抽样质量,模拟准确性与分布形态优于拉丁超立方模拟与直接蒙特卡洛模拟。修正拉丁超立方模拟具有比拉丁超立方模拟与直接蒙特卡洛模拟更好的稳定性。基于修正拉丁超立方的区域畦灌随机模拟模型计算效率比拉丁超立方抽样和直接蒙特卡洛模拟分别提高0.23倍和1.80倍,说明修正拉丁超立方模拟能够解决原有模拟方法计算效率较低的问题,有助于缩短计算时间,降低计算成本。     

涌流畦灌田面水流运动特性的试验研究

本文利用大量田间涌流畦灌灌水试验资料，分析了涌流畦灌的特点和田面水流运动的全过程，指出了水流推进过程和消退过程的特性，这一研究成果为进一步研究涌灌理论与技术奠定了基础。     

畦田水流特性及灌水质量的分析

在陕西杨凌区的冬小麦及果树地进行了畦田规格和灌水技术要素对水流推进和消退过程、灌水效率及灌水均匀系数影响的田间试验，结果表明，文中给出的地面灌溉模型可较好地模拟畦田水流运动。根据灌水前、后土壤体积含水量计算了入渗水深均匀系数。结果表明，入渗水深均匀系数随畦宽的变化趋势与灌水效率相同，但可以达到0.75以上。对地面灌溉来说，高均匀系数并不一定意味着高灌水效率(田间水利用系数)。     

地面灌溉水流特性及水分利用率的数学模拟

在内蒙古风沙区一种砂土和壤质砂土的春小麦生育期内进行了畦田规格和灌水技术要素对水流推进和消退过程、田间水利用系数、灌水效率及灌水均匀系数影响的田间试验。并用SRFR406软件对畦灌条件下的水流特性及水分利用率进行了数学模拟。结果表明,运用SRFR模型能较好地模拟地面灌溉的水流推进及消退过程,尤其是推进过程模拟求得的结果与实测结果基本吻合。畦田的微地形对灌水效率的影响较大,尤其是畦田尾部反坡对灌水效率及水流推进与消退都有较大影响。为提高灌水效率,应加强耕作管理,消除反坡。畦田规格对灌水效率也有一定的影响,从获得较高灌水效率的角度来说,以畦宽2～3m、畦长50～60m较为适宜。