滴灌灌水器迷宫流道的内部流体数值模拟与流动分析

【目的】研究滴灌灌水器的结构参数对其水力性能的影响。【方法】提取齿形迷宫流道灌水器齿宽、齿底距、齿高为结构控制参数,在CAD几何建模的基础上,应用基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的流体分析软件FLUENT,对灌水器迷宫流道内流体的流动进行数值模拟,得到流量压力关系以及流场可视化图,由此分析了各参数对灌水器性能的影响,以及流道内水流的速度矢量分布规律。【结果】当齿高保持恒定时,齿宽和齿底距均与流量、流态指数呈正相关关系,且齿宽对流量、流态指数的影响较齿底距更显著;而齿宽和齿底距保持不变时,齿高与流量、流态指数呈负相关关系。【结论】齿宽相对越小,灌水器消能效果与抗堵塞性能越好。因此,可以通过适当减小齿宽和齿底距、增大齿高等措施改善灌水器的水力性能。     

灌水器的选用

灌水器是滴灌系统的关键部件．所选的灌水器是否适用。不仅影响到工程投资．更主要是影响到灌水质量。在选用灌水器时．应对以下因素进行综合考虑。     

滴灌一体式灌水器发展现状及选型应用

在滴灌、地下滴灌系统中,灌水器用来消散压力和配水。分类介绍了国内外各主要灌溉公司的滴灌一体式灌水器产品的性能特点,结合灌水器的选型予以总结,为农户因地制宜应用滴灌技术提供参考依据。     

地下滴灌灌水器的筛选试验研究

通过对现有滴灌灌水器类型的分析及试验筛选,结果表明,内镶式滴灌管最适宜应用于地下滴灌,在低压运行时,孔口式滴头在土壤中稳定出流量为空气中的3/5,基本可以满足地下滴灌的要求;在较高供水压力时,所选取的几种滴头基本上都可以用于地下滴灌.通过对湿润锋的观测,发现出流量较大的滴头,其湿润锋向上运移速度较快.因此,为防止地下滴灌产生深层渗漏,应选取出流量较大的滴头.     

浅谈多泥沙河流水库在规划设计中泥沙淤积问题的控制

在多泥沙河流上修建水库,控制泥沙淤积是水库运用的主要矛盾,如何在水库的规划设计中做好泥沙淤积的防治是本文研究的主要内容,供读者参考。     

泥沙级配对迷宫流道滴头堵塞及毛管内泥沙沉积的影响

【目的】设计对不同泥沙级配的浑水进行滴灌试验,为泥沙机械组成对滴头堵塞的影响过程研究提供理论参考。【方法】采用短周期法,设计了粒径小于0.1mm的3种不同级配泥沙(编号分别为A、B、C,其0.03mm,≥0.03~≤0.05mm,0.05~≤0.1mm粒径泥沙所占比例分别为58.38%,27.17%,14.45%;48.50%,13.20%,38.30%;20.13%,23.55%,56.32%)及3种不同含沙量(0.5,1.0,1.5g/L)组合的滴头抗堵塞试验,分析了毛管中沉积泥沙的位置与粒径组成及滴头流量与含沙量的变化。【结果】当含沙量不大于1.0g/L时,泥沙级配C最易造成滴头堵塞,而级配B次之,级配A最不易造成滴头堵塞;当含沙量大于1.0g/L时,泥沙级配对堵塞的影响有所降低。当毛管上的滴头发生严重堵塞时,毛管内的淤积泥沙主要分布在毛管中段0.6~1.0m处,未发生堵塞或者发生非常轻微堵塞的毛管泥沙淤积主要分布在毛管尾端。粒径0.05~≤0.1mm的泥沙最易沉积在毛管内,而小于0.03mm的泥沙颗粒最易随水流排出滴头。【结论】泥沙级配是影响滴头堵塞的主要因素,当大于0.05mm的泥沙颗粒含量较高时,非常易造成滴头堵塞,泥沙级配对其在毛管中的淤积位置影响较小,但对泥沙淤积量有一定的影响。     

地下滴灌灌水器的筛选试验研究

通过对现有滴灌灌水器类型的分析及试验筛选，结果表明，内镶式滴灌管最适宜应用于地下滴灌，在低压运行时，孔口式滴头在土壤中稳定出流量为空气中的3／5，基本可以满足地下滴灌的要求；在较高供水压力时，所选取的几种滴头基本上都可以用于地下滴灌。通过对湿润锋的观测，发现出流量较大的滴头，其湿润锋向上运移速度较快。因此，为防止地下滴灌产生深层渗漏，应选取出流量较大的滴头。     

对我国新型滴灌灌水器研发的思考

叙述了我国开发新型滴灌灌水器研究的必要性,综述了国内相关的研究现状与技术发展局势。     

滴灌系统关键技术研究

分析了滴灌系统的关键设备及其相关技术，指出了提高滴灌技术的方法，并介绍了本实验室所进行的研究成果，旨在对提高我国滴灌技术的总体水平有所帮助。     

滴灌灌水器流道内流体流动的数值模拟

利用Fluent软件对滴灌灌水器流道内流体流动进行了数值模拟,得到了流道流速分布图,对滴头流道结构进行了优化设计,采用了圆弧形流道结构.通过优化前、后的速度分布图可知:优化后的滴头流道涡旋区和速度滞止区基本消除,虽然在拐弯处的小部分区域内流体流动速度仍然有所偏高,但是从流道整体来看,优化后的流道内主流速度分布较均匀,且...     

进口结构对迷宫流道滴头性能影响的模拟研究

【目的】分析进口栅格结构对滴头性能的影响,为迷宫流道滴头的设计提供参考。【方法】应用计算流体力学CFD方法,对不同进口结构的滴头流道流场进行数值模拟,分析进口数目、进口宽度、进口高度和缓水区深度对滴头性能的影响。【结果】进口流量在不同进口栅格之间分配,距离迷宫流道越远的进口栅格流量越小,流量主要集中在靠近迷宫流道的几个进口栅格;在总进口栅格断面面积大于迷宫流道最小断面面积的情况下,不同进口栅格结构几乎对滴头流量没有影响,而对各进口栅格之间的流量分配影响较大;随着进口高度和缓水区深度的增加,不同进口之间流量和流速的分布更加均匀,低速区面积减小,可降低进口处泥沙沉积,提高滴头的抗堵塞性能;单纯增加进口数目并不能从根本上改善进口处的堵塞状况,片式滴头进口数目以3~5个为宜。【结论】进口栅格结构对滴头性能影响很大,应深入研究以优化滴头性能。     

圆柱型灌水器迷宫式流道内部流体流动的CFD模拟精度研究

针对CFD方法模拟时参数选择对圆柱型灌水器迷宫式流道内部流动的模拟精度有较大影响的问题,采用正交试验的方法,对网格单元尺寸(0.20、0.15、0.10、0.07mm)、湍流模型(Reynolds应力方程模型、标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型)、近壁面处理函数(Standard壁面函数、Non-Equilibrium壁面函数、Enhanced壁面函数、Scalable壁面函数)进行3因素4水平正交试验,对比各试验条件下CFD模拟值与实测值的偏差量,选择精度较高的模拟方法,并在此模拟基础上对迷宫流道进行了优化。结果表明:网格大小为0.07mm,湍流模型为Reynolds应力方程模型,近壁面采用Scalable壁面函数时模拟精度最高。     

用有理设计方法优选地表滴灌滴头流量合理性分析

针对地表滴灌单个滴头下土壤水分入渗过程中地表湿润半径r和垂直入渗深度h的随时间变化问题,采用室内土柱试验方法和有理设计方法,运用试验数据对r和h与入渗时间T的幂函数方程进行参数估算,并检验参数间相互约束条件。以粉砂壤土为试验材料,试验研究不同土壤容重(1.3、1.4、1.5 g/cm~3)和滴头流量(1、2、4、8 L/h)条件下,单个滴头灌水时r及h随时间变化的规律。结果表明:1)随着土壤容重的增大,土壤饱和容积含水量降低,r几乎没有变化,垂直入渗深度h减小;2)采用有理设计方法对入渗参数A、B及幂指数C、D进行估算并检验,参数间满足相互约束条件,误差较小,表明可以根据参数A、B、C、D估算值,及r和h与入渗时间T的幂函数方程,计算r和h随时间的推进过程;3)给定灌水量2 L时,滴头流量为1 L/h,垂直入渗深度较大,用有理设计方法计算表明一次灌水持续时间较长,不能满足田间轮灌的要求,且易产生深层渗漏;滴头流量为8 L/h时,地表湿润半径过大,滴头附近地表产生积水。粉砂壤土采用滴灌时,4种滴头流量里,滴头流量为2～4 L/h时最为适宜。用有理设计方法计算r和h为滴灌系统优化设计提供了理论参考。     

膜下滴灌条件对棉花蒸散量影响的室内试验

【目的】探讨不同膜下滴灌条件对棉花蒸散量的影响,为滴灌技术参数的设计和灌溉制度的制定提供参考。【方法】设置室内模拟试验,采用称质量法获得棉花蒸散量,分析滴头流量(0.3,0.8 L/h)、灌溉水质(含盐量0.40,2.47,3.50 g/L)和灌溉水量(321,386 mm)对棉花蒸散量的影响。【结果】淡水充分灌溉时,小滴头流量(0.3L/h)下的棉花总蒸散量高于大滴头流量(0.8 L/h)。在灌水量、滴头流量相同时,咸水(含盐量3.50 g/L)灌溉棉花的总蒸散量明显低于淡水(含盐量0.40 g/L)和微咸水(含盐量2.47 g/L)灌溉,而淡水和微咸水灌溉棉花的总蒸散量基本相同。在滴头流量相同时,充分供水时棉花的总蒸散量高于非充分供水。【结论】棉花的蒸散量随滴头流量的增大而减小,随灌水量的增大而增大,随灌溉水矿化度的增大而减小,适量的微咸水灌溉不会明显影响棉花的蒸散量。     

结构参数对梯形流道水力性能及抗堵塞性能的影响

【目的】研究梯形流道结构参数对灌水器流量、流态指数及抗堵塞性能的影响,为滴灌系统中灌水器的设计提供参考。【方法】通过测试平台对16种梯形流道物理模型的水力性能和抗堵塞性能进行测试,分析梯形流道结构参数转角、齿高、上底宽、流道宽、偏差量等对灌水器流量、流态指数及抗堵塞性能的影响。【结果】流道转角对灌水器流态指数、抗堵塞性能有显著影响,随着流道转角的增大,流态指数及抗堵塞能力显著下降;上底宽对流量、流态指数也有显著影响,随着上底宽的增大,流量增加,流态指数增大;齿高、流道宽及偏差量对流量、流态指数和抗堵塞性能无显著影响。【结论】在梯形流道设计时,应当综合考虑转角的选择,同时为了保持合理的流态指数,应当尽量减少上底宽。     

内镶式滴灌带水力性能试验研究

内镶式滴灌带是滴灌系统应用最多的灌水器类型,本研究对不同厂家、不同标称流量、不同压力补偿性能的5种内镶式滴灌带进行压力流量关系测试,探讨在实际工作压力高于、尤其是低于设计工作压力时,灌水器流量和灌水均匀性所受的影响.结果表明:非压力补偿性能滴灌带的流量随工作压力的降低而减小,在滴灌带较短条件下,较低工作压力对滴灌带的流...     

地下滴灌灌水下限与灌水器流量对冬小麦生长发育的影响

为探明地下滴灌条件下灌水下限与灌水器流量对冬小麦生长的影响,采用3种灌水器流量(0.1、0.9和1.5 L/h)与2种灌水下限(试验地土壤田间持水量的80%和60%)的全因素试验,分析不同试验处理对土壤水分分布及冬小麦生长的影响。结果表明:试验处理下较高流量的地下滴灌灌溉水分下渗量较大,使得40～80 cm土层土壤含水率提高,较小流量的地下滴灌水分主要保存在上层土壤;灌水下限为80%田间持水量较60%田间持水量能够促进冬小麦株高、叶面积指数、干物质积累量和产量的增加,同时能够减缓灌浆期旗叶叶绿素含量的降低;不同灌水器流量处理以0.9 L/h处理冬小麦叶面积指数最高,提高灌水器流量能够减缓灌水下限为60%田间持水量处理下灌浆期旗叶叶绿素含量的降低。综合作物生长、产量及水分利用效率,本试验条件下最优灌溉制度为,灌水下限80%田间持水量,灌水器流量0.9 L/h。     

不同类型灌水器滴头对沼液抗堵塞性能的影响

为了研究不同类型灌水器滴头对不同水肥配比沼液的抗堵塞性能,获得适用于沼液滴灌施肥的滴头,选取2种片式滴头、2种圆柱滴头和1种片式补偿滴头共5种滴头,设计了2种沼液配比进行周期性间歇灌水试验,比较了不同滴头的抗堵塞能力。结果表明,沼液水肥配比越大,滴头越容易发生堵塞;滴头流量相同时,片式滴头抗堵塞性优于圆柱滴头和片式补偿滴头;滴头类型相同时,额定流量越大,抗堵塞性越好;堵塞进程较为均匀,堵塞发生从毛管尾端开始;堵塞类型以物理和生物结合的复合性堵塞为主。根据试验结果,建议沼液施肥时,最优灌溉模式为：水肥配比选择1∶3,灌水压力选择80 kPa,滴头选择3 L·h^-1的片式滴头;单级120目过滤器过滤效果有限,可以考虑增加多级过滤。     

种植密度对滴灌冬小麦茎秆特性及抗倒伏性能的影响

【目的】 研究新疆滴灌冬小麦抗倒伏性能适宜播种密度。【方法】在大田试验条件下,于2016~2017年冬小麦生长季,采用单因子随机区组设计,设置四个播种密度处理:M₁(525×10⁴粒 / hm²),M₂(600×10⁴粒/ hm²),M₃(675×10⁴粒/ hm²),M₄(750×10⁴粒/ hm²)。研究不同种植密度对滴灌冬小麦株高、重心高度、基部节间长度、基部节间茎粗、茎秆鲜重等形态特征和茎秆基部节间抗折力、茎秆基部节间充实度、木质素含量等理化特征的影响,以及对田间倒伏率和对产量因素的影响。【结果】滴灌冬小麦株高、基部节间长和重心高度均随着播种密度的增大而增大,茎秆基部节间木质素含量和充实度均随着密度的增加而降低。随着密度的增大各处理茎秆抗倒伏指数呈降低的趋势;产量以M₂处理为最高,为7 371.19 kg/ hm²,分别较M₃、M₁和M₄处理增加1.82%、3.45%和10.77%;田间倒伏率以M₄处理为最高,为61.1%。【结论】种植密度为675×10⁴粒/ hm²时,滴灌冬小麦籽粒产量最高,茎秆高度适宜,重心高度相对较低,抗倒伏指数相对较高。