内镶贴片式滴灌带局部水头损失试验研究

通过试验研究了标准管径16 mm的5种内镶贴片式滴灌带的局部水头损失,分析了滴灌带局部水头损失占沿程水头损失的比值hjt/hf和局部水头损失系数α的变化规律.结果表明:相同工作压力下,滴灌带当量直径随壁厚的增大而减小,造成沿程水头损失和局部水头损失的增大,局部水头损失与壁厚、滴头断面面积和雷诺数有关.随着雷诺数的增大,滴灌带局部水头损失占沿程水头损失的比值hjt/hf减小,最小值可达到0. 67,但仍超过中国制定的微灌工程技术规范设计标准(0. 1~0. 2).通过对试验数据进行多元回归分析,提出了滴灌带局部水头损失系数与过水断面收缩比和雷诺数的关系式,相关系数为0. 96.     

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...     

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果进行对比.结果表明：管道总水头损失h_w随入口压力的增大而增大.随着滴头间距的增大,相同管长和压力下滴头个数减少,毛管总水头损失h_w减小;滴头间距较大时,水头损失的规范值远低于本模型计算值,滴头间距较小时,规范推荐的计算结果才较为合理;工作压力较低时,毛管壁厚对灌水均匀度影响较明显,且随着壁厚增大,过水断面减小,均匀度降低;当滴头额定流量较小时,相对于工作压力,壁厚对毛管的极限铺设长度影响较小.     

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．     

滴灌管水头损失影响因素试验研究

滴灌管的水力性能直接影响到灌水均匀度,是滴灌系统设计和运行过程中的重要指标。通过室内测压试验,研究了滴灌管管长、滴头间距、首部压力以及滴头接入等因素对滴灌管局部水头损失系数和沿程压力分布的影响。结果表明,滴灌管总水头损失随管长的增大、滴头间距的减小而增大,首部压力增大在使得损失增大的同时也使得管路沿线压力分布更为均匀。通过分析每种工况下的水头损失构成,得出局部损失系数ζ在0.137~0.767之间变化,表明有些情况下局部损失在总损失中占有不可忽略的比重。局部损失系数随入口雷诺数的变化不明显,但与滴头间距s和滴头所在位置处过水断面的收缩比ε呈明显的负相关关系,通过回归得到了以ε和s表示的ζ的经验公式,决定系数R2为0.915,并结合经验能坡曲线给出了确定滴灌管沿程任意位置压力大小的方法,计算与试验实测结果拟合效果较好。     

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。     

多孔出流管水流阻力及压强水头分布规律研究

对DN32×20T型三通管(多孔出流支管局部水头损失主要发生位置)进行了局部水头损失试验研究,结果表明光滑紊流区内主管至侧管流向局部水头损失系数1随雷诺数的增大而变化很小,随分流比的增大而增大;而主管至直管流向局部水头损失系数2随雷诺数的增大而减小,随分流比的增大先减小而后增大;并给出了局部水头损失系数1与2的经验公式。与实测值对比得出:提出的沿支管方向毛管进口压强水头经验计算公式具有较高的计算精度;最后,利用本文提出的局部水头损失系数经验公式分析了等距、等流量多孔出流支管局部水头损失与沿程水头损失的比值hj/hf的变化规律,并给出了扩大系数K的经验公式。     

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。     

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。     

低压条件下滴灌毛管水头损失试验研究

对孔径0.9、1.2 mm,孔间距33 cm,管径为φ12、φ16PE滴灌毛管进行了0.25~2.4 m入口工作水头条件下的水力性能试验和分析。结果表明,在试验的工作水头下,使用达西-韦斯巴赫公式、经验公式计算出管道总水头损失值与实测值比较都有很大的偏差,通过对试验数据的回归分析,对常用的水头损失计算经验公式用以入口工作水头为变量的参数进行了修正,取得较好的计算精度。     

地下滴灌田间管网灌水质量对土壤物理特性差异的响应

压力水头偏差率和滴头流量偏差率是评价微灌灌水质量的重要指标.在试验与地下滴灌毛管水力计算数学模型的基础上,建立了地下滴灌田间管网水力计算数学模型.利用该模型,分析了地下滴灌田间管网灌水质量对土壤物理特性差异的响应.结果表明,由于土壤物理特性对地下滴灌滴头流量的制约作用,致使地下滴灌田间管网压力水头与滴头流量偏差率比地表...     

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。     

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%.     

沾益区炎方乡来远银杏苗圃滴灌工程设计

云南省沾益区炎方乡来远银杏苗圃采用滴灌方式灌溉,设计灌溉面积180hm2,支管、毛管铺设是滴灌设计的核心内容.以项目区基本资料和灌溉制度为基础,通过水力计算来确定支管、毛管铺设参数.项目区分10组轮灌,灌水周期5d,灌水延续时间6h,净灌水定额18mm,毛灌水定额20mm.滴头流量2L/h,工作压力水头15m.最终:支管铺设长60m,间距60m,50孔,选用0.8MPa DN63PE100级管;毛管铺设长100m,间距1.2m,100孔,选用0.6MPaDN25PE100级管;选用16(0.15MPa)压力补偿滴头.     

射流三通组合的水力性能试验研究

【目的】探究支管射流三通与毛管射流三通组合下灌水系统的水力性能。【方法】根据3种支管射流三通进口压力水头(10、12、14 m)和3种滴灌带单侧铺设长度(60、70、80 m)设置9组试验,建立了射流三通水头振幅、脉冲频率、进口流量与水头损失的非线性拟合关系式,并分析了不同射流三通组合对灌水系统灌水均匀度的影响。【结果】水头振幅与水头损失、脉冲频率与水头损失均呈对数函数关系,流量与水头损失呈线性函数关系,且相对误差均小于1%;当支管毛管均采用射流三通时,灌水系统的灌水均匀系数提高了0.43%～0.92%,流量偏差率降低了5.32%～6.68%。【结论】可选择能够提高灌水均匀度的支管射流三通与毛管射流三通的最佳组合,并精确地预测3个模型下灌水系统水头损失的变化规律。     

压力补偿滴头流动阻力分析与流量预测研究

为探究压力补偿滴头流动阻力产生的主要部位、变化及对滴头流量的影响,采用基于雷诺平均维纳-斯托克斯(RANS)模型的瞬态和稳态流固耦合计算方法,模拟研究了压力补偿滴头流体与弹性片之间的相互作用,分析了工作压力0~300kPa范围内弹性片变形、流动阻力与流量之间的关系。结果表明：数值模拟能够准确预测一定工作压力范围内压力补偿滴头的流量,不同工作压力下滴头流量模拟值与实测值的平均误差为12.32%。弹性片的变形经历快速变形、缓慢变形和长期微小变形3个阶段。随着弹性片变形程度增加,迷宫流道压力损失占比逐渐减小,压力补偿腔和副流道压力损失明显增加。流动阻力主要发生在迷宫流道、弹性片与凸台之间,弹性片接触凸台前,流动阻力主要取决于迷宫流道的能耗,滴头流量随工作压力的增加而增长。弹性片接触凸台后,流动阻力为工作压力的线性函数,滴头流量在一定压力范围内保持恒定;主流道结构影响压力补偿滴头的最小补偿压力,副流道结构对压力补偿滴头的流量调节作用具有重要影响。     

滴灌系统网式和叠片式过滤器水力性能试验研究

滴灌系统过滤器的性能直接影响系统正常运行及使用寿命,以网式和叠片式过滤器为研究对象,进行了不同流量下清水和3种质量浓度浑水工况下,不同目数的2种过滤器水头损失和过滤性能试验,分析了过滤器水力性能的影响因素及其相互关系。结果表明,在清水条件下,过滤器的局部水头损失hj与流量Q成正比,随着系统过流量的增加而增加;相同流量下,高目数过滤器产生的水头损失大于低目数;浑水条件下,过滤器的水头损失与系统过流量、含沙量有关。随流量、含沙量的增大,过滤器初始水头损失增大,过滤周期变短。相同条件下,叠片式过滤器的水头损失明显大于网式过滤器,除沙率高于网式过滤器,即网式过滤器水力性能优于叠网式片过滤器,叠片过滤器的过滤效果优于网式过滤器。     

长距离有压输水工程整体模型试验管道沿程水头损失替代研究

长距离有压输水工程一般通过设置阻力环的水头损失替代法进行整体模型试验研究。依托深圳市北坑水库输水隧洞工程,对不同雷诺数、环数和布置方式下阻力环的水头损失替代效果及其变化规律进行数值模拟研究发现：当雷诺数Re>0.32×105后,几乎不会造成阻力环局部水头损失系数与阻力环后旋涡区长度变化;孔径比d/D减小或距径比L/D增大会增强阻力环的水头损失替代效果;当d/D=0.8,L/D=0.5,环数n>2时,阻力环平均局部水头损失系数Kd随环数n增加而减小,当环数n>20后Kd不再随环数变化。在此基础上推导出环数影响系数ε随环数n的变化规律及其拟合曲线,以及阻力替代段总局部水头损失和替代管道长度计算公式。通过分析环数对漩涡区长度的影响,阻力替代段后需设置不小于2.5D的过渡段才能保证水流流态恢复至未替代状态。     

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     

射流三通连接滴灌带的水力性能沿程变化规律

为了探究滴灌带沿程水力性能的变化规律,在射流三通进口流量为0.1~1.2 m³/h的范围内,开展射流三通进口流量与出口水头振幅的水力性能试验,发现射流三通连接脉冲滴灌系统的流量阈值为0.2~0.8 m³/h;在脉冲滴灌系统流量阈值的范围内,开展射流三通连接滴灌带沿程脉冲参数试验,研究射流三通连接60 m滴灌带沿程脉冲性能的变化规律,发现当滴灌带进口水头振幅大于1 m时,沿程水头振幅的衰减速率存在突变点,沿程脉冲频率先增大后减小,射流三通在整条滴灌带上均能产生脉冲水流的进口流量设计范围是0.5~0.8 m³/h.在射流三通进口流量的设计范围内,开展稳压滴灌和脉冲滴灌的同台对比试验,结果表明,射流三通连接滴灌带内的水头损失比普通三通连接滴灌带内的降低62.5%~83.3%,灌水均匀系数提高了0.6%~0.9%,流量偏差率降低了1.2%~4.1%;进口流量为0.7 m³/h时,射流三通连接滴灌带灌水均匀度最高.