压力补偿式滴头结构优化及性能测试北大核心CSCD

灌水器作为滴灌系统的核心部件,其性能直接影响到滴灌系统的灌水质量和使用寿命。【目的】针对我国滴灌系统推广应用中普遍存在的灌水均匀度低、滴头易堵塞等技术问题,在对压力补偿式滴头工作原理研究的基础上,优化设计滴头的压力补偿区和流道结构。【方法】通过对比分析,选定硅胶作为弹性膜片的原材料,并确定了弹性膜片的结构参数;根据Ansys-Fluent软件模拟的不同流道结构的流场分布特点及流道不同结构参数条件下的水力性能特点,确定了滴头流道的结构形式和结构参数。【结果】通过产品试制及实测试验,研发的压力补偿式滴头的制造偏差系数为2.05%,流态指数为0.048,灌水均匀度为96.34%。【结论】结构优化的滴头的压力补偿性能好,灌水均匀度高,可在高效滴灌技术中进一步推广。     

DL型螺纹式滴头的研制

螺纹式滴头是微灌系统中重要的灌水器之一。这种滴头的研制,使我国的灌水器种类又增加了一个新的应用品种,文中给出的此种滴头的水力性能参数为微灌工程设计提供了重要的设计参数。     

内镶补偿贴片式滴头水力性能的初步研究

随着滴灌技术的发展,代表先进水平的内镶补偿贴片式滴头技术正在国内成为研发的热点。绿源公司基于现有的生产线,成功研制开发出此种滴头。着重介绍了滴头结构,并通过实验分析了影响滴头水力性能的主要因素。     

典型压力补偿滴头结构分析

在滴灌工程中,滴头是系统中的关键部件。压力补偿滴头具有出水流量不受压力变化影响、抗堵塞性较好、具有自冲洗功能等优点,已成为世界各国研发的热点。评价了管上孔口式、内镶片式和内镶圆柱式3种压力补偿滴头的压力补偿原理和结构形式,分析了其发展动向,并提出了提高我国压力补偿滴头研发水平的建议。     

基于流固耦合方法的压力补偿滴头水力特性研究

采用流固耦合方法对压力补偿滴头水力特性进行了数值模拟,得到了该滴头的压力流量关系、内流场分布及膜片变形量。通过与试验实测结果的对比分析表明,数值模拟与实测的滴头压力流量关系较接近,为研究压力补偿滴头内流场分布与水力特性之间的关系提供了一种新途径。     

KD型大流量系列孔口滴头的研制

孔口滴头是微灌设备中重要的灌水器分支,通过对大流量系列滴头的研制,使我国的灌水器种类更加齐全。测出的此种滴头的水力性能参数,为微灌工程设计提供了重要的设计参数。     

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。     

内镶扁平紊流压力补偿式滴头的研制

从滴灌技术关键环节--灌水器研制开发设计的核心问题出发,通过解决在大坡度地形条件下,因地形复杂落差大、滴灌滴水均匀度不一致,易堵塞等困扰滴灌推广发展的主要问题,以实用性、可靠性、经济性为中心,设计一种适合干旱半干旱地区丘陵、山地地理条件,性能可靠、具有优良灌水均匀性和强抗堵功能的滴灌灌水器,为高效利用干旱半干旱地区有限的水资源提供经济实用的技术途径,对实现西部大开发的宏伟目标,促进东西部地区均衡发展,促进西部地区农牧民脱贫致富具有积极的作用.     

弹性片特性对压力补偿滴头水力性能的影响

为了探明弹性片性能与滴头水力性能之间的关系,提高建立压力补偿滴头设计方法,采用滴头样品进行水力性能测试,研究了弹性片硬度和厚度对迷宫流道结构滴头流量系数、流态指数、起调压力、补偿区间的影响.结果表明：弹性片硬度和厚度对滴头流量影响具有统计学意义(P≤0.01),且硬度对滴头流量的影响程度大于厚度;弹性片硬度和厚度均与流量系数、起调压力、补偿区间呈正相关关系,与流态指数呈负相关关系;存在适宜的弹性片特性范围,使不同结构压力补偿滴头拥有较小的起调压力、最小的流态指数和最大补偿区间.该试验滴头在弹性片硬度为60 HA、厚度为1.2 mm时,流态指数最小,其值为0.078.建立了弹性片特征参数与滴头流量、流态指数、起调压力和补偿区间的数学关系,可为压力补偿滴头的快速开发提供一定的理论依据.     

涌泉根灌灌水器抗堵性能试验研究

为了研究大流道涌泉根灌灌水器的水力性能及抗堵性能,在微灌产品测试平台上对其进行了水力性能和短周期抗堵测试,并与常规迷宫流道灌水器进行比较。结果表明,涌泉根灌灌水器流态指数为0.517,制造偏差为3.5%,属优等产品;在含沙水条件下,其出水均匀性高于95%;经强制加沙试验验证,涌泉根灌灌水器与常规迷宫流道灌水器相比,具有较强的抗堵塞能力,并且该灌水器流量大,适合旱地经济林灌溉。     

温室分层土壤条件下滴头流量和间距对湿润体的影响

基于温室田间土壤大多容重分层和不均匀的特点,进行了原状分层、分层筛分均质和筛分均质3种土壤对湿润体影响的对比研究。试验地土壤为粉土(中国制分类),原状分层和分层筛分均质土壤0~20 cm容重为1.44 g/cm3,20~40 cm为1.63 g/cm3,40~60 cm为1.55 g/cm3,筛分均质土壤采用0~60 cm平均容重1.54 g/cm3。滴头流量设2.7 L/h和1.4 L/h二种,滴头间距有30,50,70,100 cm四种,采用剖面法观测土壤含水率和湿润体发展。试验结果表明:①湿润体在现场原状分层土壤、分层均质和均质土壤中有很大的区别,分层筛分均质和筛分均质土壤中均为碗状原状,而分层土壤的湿润体形状在灌水量较小时为碗状,随灌水时间的延长,其形状逐渐变为椭柱体;②土壤容重分层情况对湿润锋的运移影响很大,分层土壤由于20~40 cm容重较大纵向湿润锋发展缓慢,灌水历时8 h时最大纵向湿润锋分别为27 cm和25 cm,且原状分层土壤灌水量较大时出现0 cm深度处横向湿润锋小于-7~-13 cm深度处湿润锋现象;而筛分均质土壤中纵向湿润锋明显大于分层土壤,灌水历时8 h时最大纵向湿润锋为32 cm;③原状分层土壤湿润体内平均含水率高于分层筛分均质和筛分均质土壤,但各组均高于田持,土壤含水率均匀度均在82%以上。基于这种结果,建议设计湿润比应根据温室土壤特点和设计灌水量进行现场测试确定,这样更符合实际情况。     

滴灌成套设备和低压大流量滴头研制与应用

经过10多年的科学研究,我国在微灌设备研制方面取得了一定进展,先后生产试制了微灌用聚乙烯管材与管件,研制出了一批灌水器和过滤、施肥装置,促进了微灌技术的推广运用。对微管灌水器进行的系列化研究,降低了工程造价,提高了灌水质量。     

Emitter discharge characteristics of vertical tube irrigation affected by various factors

To examine the working principle of vertical tube irrigation, variations in vertical tube emitter discharge and their causes were analyzed in the laboratory experiment. The effects of the pressure head, initial soil water content, and tube diameter on the emitter discharge of the vertical tube were studied. The quantitative relationship between the time and cumulative infiltration and emitter discharge of the vertical tube was obtained, and R² was more than 0.98. Emitter discharge exhibits a positive and negative correlation with the pressure head and soil water content, respectively. Tube diameter has a nonsignificant effect on the emitter discharge. Changes in the soil water content around the emitter water outlet are the main causes of emitter discharge variations. In the experiments, the range of vertical tube emitter discharge was 0.056-1.102 L/h. The emitter of vertical tube irrigation automatically adjusts the soil water content and maintains the root zone soil water content within an appropriate range, thus achieving continuous irrigation, in order to achieve the effect of water-saving.     

新型灌水器快速自主开发数字试验研究

在分析灌水器微小流道水力特性的基础上,利用ANSYS通用有限元分析软件实现其内流场中的流体流动仿真,可视化了灌水器的微观水力特性。以迷宫式流道为例,改变流道的结构参数进行数字试验研究,结果发现数字化的试验不仅能够有效地减少实物试验的次数,而且为其结构的性能验证提供了有益的参考。     

滴头流量和灌水量对滴灌土壤水分运动的影响

滴头流量和灌水量对于滴灌系统的设计具有非常重要的实际价值。通过室内试验,对不同土质、不同滴头流量情况下滴灌土壤水分运动进行了室内试验研究。结果表明,砂土条件下,滴灌湿润体呈现越来越"尖"的直立半椭球体,滴头流量的增大会使垂直湿润锋的运移更加显著。轻壤土条件下,滴灌湿润体基本上一直呈现为平卧的半椭球体,逐渐变成半球体。滴头流量的增大会使水平湿润锋的运移更加显著。在灌水量一定的情况下,滴头流量的增加在砂土条件下会加快水分在垂直方向的运移,在轻壤土条件下则会加快水分在水平方向的运移。     

滴灌灌水器精密注塑模具设计与开发

以“塑料制品尺寸精度与模具尺寸精度的关系”理论确定模具的精度，进而以精密注塑模具的相关理论和方法进行滴灌灌水器的模具设计，并在型腔、流道、冷却水道的设计中采用严格的计算校核，最后用注射模拟软件分析模具的设计方案，避免了反复的试模与改模，缩短了设计周期，降低了生产成本。     

矩形迷宫式滴灌灌水器的模拟研究

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,得到了流道压力图、流速矢量图。根据流道内流线变化对灌水器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、后的速度矢量图可知:优化后的滴头流道涡旋区和低速滞止区基本消除,虽然在流道拐弯处的小部分区域内流体流动速度仍有些偏高,但是从流道整体来看,优化后的流道内主流速度分布比较均匀,且流体充满整个流道,大大提高了灌水器的抗堵塞性能。     

插入式地下滴水器的研制与水力性能试验分析

在对现有滴头、滴箭等产品结构改进与优化设计的基础上,研制开发出一种具有快速装拆、移动灵活、抗堵塞功能的插入式地下滴水器产品,通过产品的具体结构组成与工作原理分析,进行了其流量均匀性、压力-流量关系的试验研究,结果表明:插入式地下滴水器所需起始工作压力低,额定流量小,具有较稳定的水力性能,适合用于对缺水区非密植作物的补充性抗旱灌溉,起到提高设备利用率、有效降低灌溉系统投资的作用,且能成功地把地表滴灌转化为地下滴灌的应用模式.