地下滴灌中毛管水力计算的数学模型与试验

为了研究地下滴灌毛管水力特性与水力计算方法,用较短毛管并通过毛管末端泄流的方式,在室内利用地下滴灌毛管水力要素试验测试系统,分别测试了2种滴灌管在轻黏土中毛管上每个滴头的流量和毛管首末两端的压力水头．结果表明：在灌水持续2min之后,地下滴灌毛管上各滴头流量均趋于恒定值;在稳定的压力水头差下,滴头流量沿程依次减少．根据毛管沿程压力变化规律,结合考虑土壤质地、土壤体积质量和初始含水率的地下滴灌滴头流量计算公式,提出了毛管水力计算数学模型．利用该模型计算的滴头流量值与其实测值之间的相对误差在1．0％左右;并计算出考虑毛管局部水头损失的加大系数约为1．20．将该模型推广应用于一般情况下的地下滴灌毛管水力计算,可求解均匀坡、均质土、均匀管径与滴头等间距时的地下滴灌毛管水力特征值．     

滴头插入对滴灌毛管水头损失影响试验研究

为了提高滴灌毛管水力设计精度,通过试验研究了因滴头插入引起的毛管局部水头损失,根据试验现象分析了毛管局部水头损失占沿程水头损失比例hj/hf、毛管局部水头损失系数ξ,与滴头类型、滴头间距以及雷诺数之间的关系.结果表明:对于不同的滴头和滴头间距,毛管局部水头损失占沿程水头损失比例hj/hf差别较大.在相同间距下,迷宫流道滴头插入导致的hj/hf要大于压力补偿式滴头;对于同一类型滴头,滴头间距越小,局部水头损失越明显,hj/hf越大,且均大于微灌工程技术规范规定;若按规范取沿程水头损失的0.1～0.2计算局部水头损失,将导致滴灌工程设计中水头损失计算偏小.不同类型的滴头,毛管局部水头损失系数差异较大,其中迷宫流道滴头ξ基本在0.6以上,而压力补偿式滴头ξ为0.3～0.5,且ξ随滴头间距减小而增大、随雷诺数增大而减小,雷诺数越大,ξ变化越趋于平稳.通过对试验数据进行回归与统计分析,提出了毛管局部水头损失系数计算公式,相关系数R2为0.953.     

滴灌毛管局部水头损失计算方法研究

为了探明安装插入式灌水器的毛管局部水头损失计算方法及其在沿程水头损失中所占的比例,从水力学基本原理出发,分析了毛管局部水头损失与其影响因素之间的关系,推导出毛管局部水头损失及占沿程水头损失比例的计算公式,并进行了讨论分析。结果表明：毛管局部水头损失随着毛管内径的增大而减小,随着灌水器插头断面面积、灌水器流量和灌水器个数...     

孔口式滴灌管沿程压力水头分布及允许最大铺设长度研究

从微灌工程水头损失计算的通用公式出发,通过对孔口出流实际水头线的简化,用微分法建立了毛管沿程水头损失的一般方程,根据能量方程得出了沿程压力水头的计算公式,且给出了在不同坡度下,毛管允许最大铺设长度的确定方法。为判断滴头出流能否满足流量允许偏差率或计算灌水均匀系数提供了依据,同时利用本文提出的方法确定出允许最大长度,并利用该长度布置管网,可以节省投资,为滴灌工程的设计提供一定的理论参考。     

有限元法解析滴灌毛管水力特性

对滴灌毛管进行水力学解析时,利用连续性方程、伯努利能量方程、沿程水头损失计算公式,即微灌工程技术规范中指定的公式和滴头流量公式,用直接法推导了有限元方法计算公式。计算结果表明,有限元法计算结果准确,但是计算量和存储量大。     

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。     

薄壁内镶贴片式滴灌带有限元水力计算方法及设计

为了提高滴灌系统水力设计的准确性,基于有限元原理,提出一种计算薄壁内镶贴片式滴灌带能量损失和灌水均匀度的方法,局部水头损失根据贴片式滴头结构、管内压力和管道壁厚确定,沿程水头损失通过改进Darcy－Weisbach公式编写计算机程序,分析了不同滴灌带的水头损失及均匀度变化规律,并与《微灌工程技术规范》中推荐计算方法的结...     

管道水力计算中多口系数的探讨

作者认为现有多口系数的公式只能用于计算管道全长上的沿程水头损失或管道最后一段上的沿程水头损失,而不能用来计算其他任何一段的水头损失.因此提出了列表法公式     

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。     

多孔系数的一个近似计算公式

在喷、滴灌设计中,常需计算多孔管的沿程水头损失,原始的计算方法,是将相邻孔口之间的管段作为一个计算段,逐段计算沿程损失,然后相加。四十年代克里斯琴森提出:以与多孔管长度、直径、进口流量、流态相同而只有末端出流的无旁孔管(称相关管)的沿程损失,乘以多孔系数的方法,简化了计算,为人们所乐用。     

温室滴灌系统支管水力性能及简化计算研究

我国温室产业近年来发展迅猛,由于面积、种植结构与密度等与大田差异较大,沿用大田滴灌系统的设计方法已不适宜,需要根据温室的具体条件确定设计方法。根据我国普通单栋温室情况,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沿程压力分布的影响。结果表明:支管沿程压力分布的均匀性随支管长度的增加、毛管间距和首部压力的减小而降低。结合滴头的水力特性参数得出支管上的最大允许压力偏差为30.85%。毛管间距0.6、0.9和1.2m条件下,满足水力偏差要求的单栋温室支管最大铺设长度分别为20、40和60m。运用量纲分析方法将影响支管水头损失的基本量导出为3个无量纲量υd/ν、υ2/(g d)和L d/s2,通过多元回归建立支管水头损失的经验预测模型(R2=92.4%)。分析了支管能坡曲线的函数形式,回归得到了支管水头损失比和沿程压力分布模型。以上模型预测值与实测数据拟合效果良好,可用于温室滴灌系统水力计算及规划设计。     

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。     

虚拟节点有限元法解析滴灌毛管水力特

滴灌毛管水力学计算是滴灌系统设计的重要组成部分。利用有限元法和虚拟节点有限元法对滴灌毛管进行了水力学解析。结果表明,与有限元法相比,随着虚拟节点数的减少,虚拟节点有限元法和虚拟节点平均水头损失有限元法计算结果误差增大,但通过合理选择虚拟单元个数,可达到与多口系数法相同的计算精度,在满足实际滴灌工程设计需要的同时可以显著减少单元数量,从而减少计算量,其中虚拟节点法减少95%,虚拟节点平均水头损失法减少     

简化计算均匀坡毛管水头损失

节水灌溉工程设计是推广节水灌溉技术的关键环节,毛管的水头损失计算是滴灌工程设计与运行的重要技术参数之一。目前的设计手册无直接推求毛管水头损失的计算公式,传统方法需要计算多口系数、按经验给定局部损失扩大系数等,计算过程复杂,且对经验性要求较高。通过对毛管整个管段进行微分,并采用数学变换,逐步优化拟合原理,得到均匀坡毛管水头损失的直接计算公式,该式不需给定孔口扩大系数、推求多口系数,而且适用范围广泛,精度评价满足工程需求,且物理概念清晰明确。实例工程应用及误差分析表明:在实例工程中误差仅为0.57%,在工程应用范围内误差集中分布在1%内,为滴灌工程设计手册的编制和设计人员提供有益的参考。     

虚拟节点有限元法解析滴灌毛管水力特性

滴灌毛管水力学计算是滴灌系统设计的重要组成部分.利用有限元法和虚拟节点有限元法对滴灌毛管进行了水力学解析.结果表明,与有限元法相比,随着虚拟节点数的减少,虚拟节点有限元法和虚拟节点平均水头损失有限元法计算结果误差增大,但通过合理选择虚拟单元个数,可达到与多口系数法相同的计算精度,在满足实际滴灌工程设计需要的同时可以显著减少单元数量,从而减少计算量,其中虚拟节点法减少95%,虚拟节点平均水头损失法减少98%.     

几种塑料喷灌管道的水力计算

11问:采用h_f=λ l/a·V~2/(2g)公式计算塑料喷灌管道沿程水头损失,λ值如何计算,什么书有计算表格可供查阅? 答:计算塑料喷灌管道的沿程水头损失,沿程阻力系数λ值可采用谢维列夫公式: 式中Re=Vd/γ,称为雷诺数。考虑到塑料管制造时内壁光滑度较差,安装和使用时接头不平整和管道弯曲变形等等会加大水头损失,建议λ值增加15％,故在实际计算时λ值应取     

果树滴灌等滴量系统的设计原理与实践

<正> 一.课题的提出等滴量滴灌系统研究课题,是在滴灌实践的基础上,分析了按现行的设计原理所设计的滴灌系统后,于一九八一年六月提出的。首先着手的是研制大田移动式滴灌的等滴量毛管;在对微管水力特性测定的基础上,于一九八一年九月在阳城县设计并制出了第一条等滴量毛管,全部114个滴头出水量测定结果,均匀度达94.3％,证明这个设想是可能实现的。八二年列为本所课题,协作单位是阳城县水利局。一年来:完成了滴灌塑料管(d(?)80毫米无旁孔出流)沿程水头损失公式的推求与验证(d=10毫米);推求得更为简便的全等距、等量多孔     

计算喷灌管道沿程水头损失的多口系数问题

12问:一、多口系数的意义是什么? 二、计算塑料喷灌管道的沿程水头损失,如采用谢维列夫公式: i=0.000685 U~(1.774)/d~(1.226),多口系数应如何计算? 三、《管渠水力计算表》(中国建筑工业出版社,1973年),采用谢维列夫公式,计算钢管、铸铁管和石棉水泥管的沿程水头损失,相应的多口系数应怎样计算? 答:计算喷灌(或滴灌)管道沿程水头损失的多口系数,本刊1978年第四期王金如文章,和1981年第二期瞿树东文章,值得参阅。现具体答复如下。一、多口系数的意义和计算,可作如下说明。     

支管或毛管水头损失简化计算方法

前言支管或滴灌毛管的水头损失是灌溉系统优化设计的重要因素。最近,Warick和Yitayew(1987.1989)提出了描述典型支管问题非线性微分方程的解析解,得到相对流量和长度的关系,同时可以用这个解得到沿支管总水头的分布,并应用于滴灌设计(Yitayew     

滴灌毛管适宜长度试验总结

试验主要从水力学角度出发,探讨国产滴灌设备使用时,设计滴灌毛管长度应满足滴灌均匀度90％的要求。试验着重测定了毛管工作水压力、毛管长度、滴头间距、滴头类型以及滴头的设计流量对毛管沿线出流量均匀度的影响,根据试验资料分析得出在不同因素组合下,毛管的适宜长度和能带动为滴头个数。另外也探讨了在满足滴灌均匀的前提下所允许的毛管首尾滴头流量差值百分数和毛管水头损失的限度。