低压微灌多孔软管水力特性试验研究

为了进一步探索低压微灌多孔软管的水力性能,采用室内试验方法,研究了低压(1～5m)条件下多孔软管的出流规律、沿程压力分布规律以及水头损失分布规律,结果表明,在低压条件下,多孔软管的水力特性受进口压力、出流孔孔距、铺设长度等因素影响,且受到管壁塑性变形的影响;沿程出流表现出单峰性,随管长及孔距增大,最大值点前移,随压力增大,沿程出流更为均匀;沿程压力一直减少,前半段减幅约为后半段的4倍,且随孔距增大,递减幅度变小;水头损失随孔距减小和压力增大而减小,且进口压力为1～3m时的减幅与4～5m时的比值在管长为40m时,其值约为管长为30m时的2倍。研究结果可为低压微灌技术的完善和发展提供理论依据。     

入渗水头对膜下小管岀流垄沟灌土壤水分运移影响

通过室内不同入渗水头的膜下小管岀流垄沟灌自由入渗试验,研究了入渗水头对土壤水分运移的影响。试验为3个不同入渗水头(3、4、5 cm)的膜下小管岀流垄沟灌和入渗水头为4 cm的膜下垄沟滴灌(CK),结果表明,在灌水期间,累积入渗量和湿润锋运移距离随着时间的延长而增加;相同入渗时间,随着入渗水头的增加,累积入渗量增加,湿润锋水平运移距离逐渐增大,而垂直运移距离逐渐减小;随着距垄沟中心距离的增加,土壤含水率减小,但土壤含水率的分布均匀度随着入渗水头的增加而增大。以上研究结果可为膜下小管岀流垄沟灌的推广使用提供依据。     

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。     

泵站出水池整流措施数值分析

为了改善泵站出水池内的不良水流流态,基于CFD软件,采用RNG模型和VOF方法对原设计方案及4种修改方案的出水池水流进行全流场数值模拟,得到泵站出水池内部的水流流态、流速、水位、水头损失及水头损失系数.计算结果表明,原方案出水池内流态紊乱,隧洞进水条件差,水流偏斜较为明显;纵向水面差为0.33~0.48 m,水头损失和水头损失系数相对较大.通过多个方案比较,推荐采用圆弧边墙+下移隧洞进口方案,对原方案的4处折角边墙分别调整为半径为45和36 m的圆弧,同时隧洞进口向下游移动10 m.该方案能明显改善出水池的流态,水流能较均匀地进入隧洞,纵向水面差减小明显,最大减幅为0.12 m;隧洞进口流速分布均匀度提高了10.3%,水头损失减小了14.7%.根据推荐方案进行物理模型试验,试验结果与数值模拟接近.     

水温对低压微润管出流影响的试验研究

为探明微润管在空气中的出流情况,在室内进行了微润管空气出流试验研究。通过对水温和出流的测量分析,结果表明:微润管在空气中的出流随时间变化趋势和水温随时间变化趋势非常的一致,出流量和水温有着很好的线性拟合关系。1m水头下出流平均值137.23mL/h,流量误差限-35.54%~39.00%;2m水头下流量平均值为235.63mL/h,流量误差限-28.52%~21.46%。温度变化1℃时,流量的改变量,1m水压时为5.89mL,2m水压时为9.26mL,压力水头越大温度对其出流影响越大,该研究结果为微润灌溉技术在实践中的应用和系统参数设计提供基本依据。     

导流式输水管网消能装置设计与影响因素研究

为了保障山区输水管网运行安全,设计导流式输水管网消能装置。装置由上壳体、消能空腔和下壳体组成,设置入口端和出口端,消能空腔内设有均匀间隔的消能板和导流孔。采用Fluent数值模拟和验证试验对试验方法进行验证,设置3种入口流速、3种导流孔径比例和有无导流片开展全因素试验,并对2种导流孔直径进行消能率对比试验。结果表明：在保证过流能力下,入口流速和导流孔径均对消能率起主导作用,入口流速越大,即流量越大,消能率越好。消能率与导流孔径负相关,导流孔径越小越有利于消能。当基础孔径相同时,为同时满足过流能力且确保消能达到较好效果,建议选择导流孔径比例保持不变布置方式。入口流速为1.0 m/s时,局部水头损失占总水头损失的96.3%,所以当计算总水头损失时,可以忽略沿程水头损失。当入口流速小于4.0 m/s时,选择不安装导流片,达到4.0 m/s时,有无导流片消能率基本持平,大于5.0 m/s后,选用安装导流片消能效果更优。     

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。     

时钟式喷灌机输水支管多口系数的探讨

一、前言时针式喷灌机输水支管上装有若干喷头,其喷头布置一般分为等距和非等距两种布置,喷头出流量均以面积比为依据,因此,输水支管均属多孔非均匀出流.对于这种多孔非均匀出流管道的水头损失计算,美国瞿树东1972年导出了在无末端出流情况下多口系数极限值,见表1,使时针式喷灌机输水支管水头损失计算工作大为简化.但对于有支管末端出流(如装     

蓄流灌水器灌水均匀度试验分析

蓄流灌水器水头压力、管径、灌水器长度、孔径、孔数是影响滴灌灌水均匀度的重要参数。室内试验研究结果表明,低压条件下压力水头的变化对灌水均匀度的影响并不明显,只要管径选择适宜,降低压力并不会对灌水均匀度产生很大影响;灌水器管径的变化对灌水均匀度的影响较为明显,灌水均匀度随着管径的增大而增大,但当管径增大到一定程度后,灌水均匀度随管径增大反而呈现减小趋势;灌水均匀度随着灌水器长度的增大呈降低趋势;灌水器孔径越大,灌水均匀度越好;灌水均匀度随着灌水器孔数的增加反而减小。     

高含沙水流条件下过滤系统水力性能试验研究

以离心过滤器和筛网过滤器组合而成的过滤系统为研究对象,通过田间模拟试验,重点研究该系统在处理高含沙水时的局部水头损失变化规律、局部水头损失与过流量间的关系以及系统的泥沙分离效率.结果表明:在设计流量范围内,系统局部水头损失随运行时间呈现先缓慢后急剧的变化特点,当筛网过滤器局部水头损失超过2～3 m范围值以后,局部水头损失开始急剧增大,流量开始急剧减小;离心过滤器受筛网过滤器堵塞影响,局部水头损失随系统过流量减小而减小;系统初始局部水头损失与过流量成二次函数关系,且受水质变化影响较小;系统泥沙分离效率与流量关系密切,离心过滤器过流量越大泥沙分离效率越高.     

侵蚀性坡面流流态的试验研究

通过定床阻力试验,从水力学原理出发,对3种不同坡度(坡度分别为:5°、10°、15°)有机玻璃床面和人工粗糙床面(床面粘贴砂粒粒径分别为:0.5～1、1～2、2～5、5～10mm)的侵蚀性坡面流试验数据进行分析,研究了侵蚀性坡面流流态,得出了侵蚀性坡面流存在"虚拟层流"、过渡流和紊流3种流态形式,通过试验分析了"虚拟层流"具有悬移输沙能力的原因。     

北部湾经济区河流环境流量计算

叙述了河流环境流量的基本概念,并介绍了国内外四类计算方法：水文学法、水力学法、生境模拟法和整体分析法。通过水文学法、水力学法和考虑河流中鱼类的生态流速-流量法,对北部湾经济区河流环境流量进行计算。最后,对计算所得三种结果进行对比分析,确定生态流速-流量法计算结果25.75 m3/s,作为北部湾经济区河流——南流江的最小环境流量。     

固相浓度对旋流泵内循环流动结构的影响

为研究固相体积分数对旋流泵内部循环流结构的影响,以150 WX-200-20型旋流泵为研究对象,基于流体动力学理论,采用Eulerian双流体模型,以体积分数为10％～35％的固相与清水的6种混合流体为介质进行数值模拟.对比分析旋流泵内流场的流线变化规律,研究不同固相体积分数时,在泵内以轴为中心阵列的4个1/4截面上涡...     

滴头最大流量偏差率计算方法及影响因素评价

首先分析了滴头水力特征曲线方程中流量系数分布规律,当流量系数服从正态分布时,流量系数在其平均值的±3倍标准差之间变化的概率为9973％(近似于100％),因此流量系数最小值为平均值减3倍标准差,最大值为流量系数平均值加3倍标准差,在此基础上提出了综合考虑水力偏差、制造偏差和微地形偏差的综合流量偏差率计算公式;然后以制造偏差系数、流态指数、压力差、平均工作水头及田面局部高差作为影响因子进行流量偏差率及毛管造价敏感性分析．结果表明:对流量偏差率影响程度由大到小的顺序为滴头制造偏差系数、滴头流态指数、压力偏差．当制造偏差系数大于004时,毛管造价急剧增大,在设计中应尽可能选择制造偏差系数小、流态指数小的滴头.对于常规滴灌系统,当滴头工作水头大于10 m时,田面局部高差对流量偏差率影响可忽略．     

旋流泵的流动规律

对80X-13.5型旋流泵进行了数值模拟计算,泵内部流动区域选用Pro/E造型,用Gambit软件采用分块非结构六面体网格划分方法对模型进行网格划分及部分边界条件的设定,运用雷诺平均N-S方程和标准k-ε双方程湍流模型结合SIMPLEC算法,来数值模拟旋流泵内部三维不可压湍流场。数值模拟计算选取工作介质为清水,并认为是牛顿流体且局部各向同性;认为旋流泵的内部流场是以定常角速度绕固定轴的旋转流场,属于复杂的三维不可压湍流流动。数值模拟得出了旋流泵内的速度和全压分布图,并试分析出了旋流泵的内部流动区域分布。分析认为,周向流动是旋流泵内部的主体流动趋势,旋流泵内部流动状态可归结为贯通流和循环流。数值模拟的结果验证了已有流动模型的正确性,并且在数值模拟基础上重新划分的流动区域可以反映清水条件下80X-13.5型旋流泵的内部流动情况,可为此种泵型旋流泵的设计提供参考。     

利用组合井开发河道潜流

以往河道截潜工程常采用的河边大口井、廊道井、拦河坝等措施,存在着投入人力、物力、财力多等弊端,且施工技术复杂,工期长,受益慢,又妨碍行洪安全。为此,提出利用组合井代潜截潜工程。其基本设想是在河床内布设多眼机孔,在岸边适当位置建设泵站,泵站与各井用管道连接,实现井站联合开发潜流。经过反复论证,确认该方法是一个费省效宏、安全可靠、切实可行的开发方案。     

金沙江白鹤滩海子沟泥石流与高含沙水流调查研究

干旱河谷环境下单沟泥石流向高含沙水流演化是泥石流防治工程的关键问题.以海子沟泥石流物源、地形和降雨量分析为基础,通过坑探方法、容重方法以及一次泥石流固体物质总量方法,分析了海子沟泥石流向高含沙水流演化的特征.结果表明:堰塞湖的存在对泥石流起到了缓冲作用,使泥石流容易转化为高含沙水流,降低了海子沟沟口工程在施工期内可能受到的危害.     

液环泵轴向叶顶间隙泄漏流动的等离子体控制数值研究

针对液环泵叶轮轴向叶顶间隙泄漏问题,提出采用介质阻挡放电等离子体激励对液环泵轴向间隙气相泄漏流动进行控制,耦合唯象学模型、RNG k-ε湍流模型及VOF气液两相流模型模拟不同激励电压下等离子体对泄漏流场的干扰作用,探究等离子体激励对间隙泄漏流场的调控机理。结果表明,等离子体激励诱导的壁面射流方向与间隙泄漏流动方向相反,诱导的反向壁面射流能够有效地抑制泄漏流强度,并在一定程度上改善间隙泄漏流引起的二次流动,降低间隙泄漏流动损失;同时在等离子体激励的非间隙区域,等离子体激励诱导产生旋涡结构,使得近壁区域产生额外的水力损失。激励电压及位置对泄漏流控制效果有重要的影响,15kV激励电压的等离子体流动控制效果明显优于10kV激励电压,当激励位置位于叶顶间隙出口附近时等离子体激励对泄漏流具有较好的抑制效果。研究结果能够为液环泵的性能优化提供理论参考。     

旋流泵的流动规律

对80X-13.5型旋流泵进行了数值模拟计算,泵内部流动区域选用Pro/E造型,用Gambit软件采用分块非结构六面体网格划分方法对模型进行网格划分及部分边界条件的设定,运用雷诺平均N-S方程和标准k-ε双方程湍流模型结合SIMPLEC算法,来数值模拟旋流泵内部三维不可压湍流场.数值模拟计算选取工作介质为清水,并认为是牛顿流体且局部各向同性;认为旋流泵的内部流场是以定常角速度绕固定轴的旋转流场,属于复杂的三维不可压湍流流动.数值模拟得出了旋流泵内的速度和全压分布图,并试分析出了旋流泵的内部流动区域分布.分析认为,周向流动是旋流泵内部的主体流动趋势,旋流泵内部流动状态可归结为贯通流和循环流.数值模拟的结果验证了已有流动模型的正确性,并且在数值模拟基础上重新划分的流动区域可以反映清水条件下80X-13.5型旋流泵的内部流动情况,可为此种泵型旋流泵的设计提供参考.     

Portable and permanent flumes with adjustable throats

The utility of developing vertically-adjustable flumes for canal flow measurement systems, is important to several problems in field practice. One involves the perception by some canal water users that flumes and weirs significantly and harmfully restrict flow. These perceptions, correct only sometimes, occur often enough to cause resistance to flow measurements and impedance to proper irrigation management. Parshall flumes and Cutthroat flumes require ponding depths upstream equal to about 40% of head reading while long-throated flumes and the related broad-crested weirs require only 10 to 15%. The actual head drop through all of these flumes is greater than hydraulically necessary for all but the maximum design discharge. The highly obvious excessive ponding is often misunderstood as a harmful restriction to flow. Also, the velocities at the low flows are reduced by this excessive ponding, which can aggravate sediment accumulation. The system described herein allows control of the ponding restriction from nearly zero to just enough restriction to gain measurement control of the flow at nearly all flow rates in the design range of a particular size. This reduces the amount of visible restriction. For a small structure size, with a control section less than 1 m wide and flowing under a head of less than about 25 to 30 cm, this restriction is about 10% to 15% of the head reading, or about 3 to 5 cm at maximum head. This maintains relatively high velocities in the approach channel for assisting sediment movement. The device is applicable to measuring flow rates in unlined and lined canals. The system described permits adjustment of the canal flow levels, reduces the perception of ponding, and minimizes the induced sediment problems.