砒砂岩坡面薄层水流水力冲刷特性试验研究

试验利用室内变坡度水槽,选取5种(5°,10°,15°,25°,35°)坡度和5种(280,420,550,650,900 L/h)流量进行25组叠加组合模拟室内薄层水流冲刷试验.结果表明:坡度一定时,冲蚀率随流量递增,增长幅度受坡度影响,在15°～35°存在着临界坡度值;无降雨条件下小于临界坡度时,冲蚀率与能坡之间满足多项式关系;冲蚀过程中坡面薄层水流流态属于层流中的急流,冲蚀细沟的产生与水流弗罗德数和雷诺数有关;小于10°时,水流剪切应力和水流功率不受流量的影响,小于420 L/h时,坡度的影响也并不是特别明显,坡度对流速的影响大于流量的影响,这导致了坡度对单位水流功率的影响更大;单宽流量与能坡对冲蚀率的影响较大,并建立了冲蚀率的拟合模型,此模型可以满足砒砂岩大角度的冲刷.     

集中水流冲刷条件下浅沟径流流速特征研究

在室内不同坡度和径流流量条件下,用电解质示踪法和染色剂示踪法进行浅沟径流流速测量的对比研究.用采自北京的粉壤土在室内试验模拟浅沟侵蚀,测量并计算浅沟径流流速.在坡度5°、10°、20°,流量64、128、256 L/min条件下,进行浅沟水流流速的测定试验.测量结果表明,浅沟径流流速随坡长增加略有减小,随流量和坡度增大而增大.电解质示踪法测量得到的流速在0.55 ～ 1.60m/s之间,而染色剂示踪法测量得到的流速为0.71～1.45 m/s,染色剂示踪法测量得到的流速略小于电解质示踪法测量结果.考虑到浅沟水流对示踪剂稀释及紊流对水流的扰动造成的视觉影响,电解质示踪法测量的流速具有其合理性.     

基于振动作用的牧草种子丸化包衣参数的试验研究

为了加快退化草地的植被恢复,提高小粒牧草种子适应草原恶劣环境的能力,利于喷播作业和机械化精密播种,增强牧草种子防病抗虫的能力和发芽出苗的能力,对小粒牧草种子进行丸化包衣是非常必要的。为此,设计了基于振动源的倾角可调牧草种子丸化包衣试验装置。该装置的倾角可调装置能使包衣锅的倾斜角在0°~9 0°之间变化,满足了不同种子对倾斜角的需求,并加入了振动力场,能够增加种子与种子之间的摩擦、碰撞的次数,提高丸化包衣率。结果表明:当锅体的转速为49r/min、倾斜角为50°、振动加速度为11.3mm/s2时,丸化率达到最大值77.5%。     

室内小雨强喷灌入渗试验系统的研究及应用

介绍了室内小雨强喷灌入渗试验系统,该系统通过可调压供水系统和可调高度喷头,可在室内小范围内模拟小雨强的喷灌供水过程。该系统结构简单、操作方便,雨强稳定性良好,均匀性亦满足要求。     

土壤冻结对黄土细沟水流流速的影响

细沟水流流速是冻土和未冻土坡面水文过程的重要参数,与冻融坡面土壤侵蚀和泥沙输移密切相关。试验在长8 m、宽0.1 m、深0.12 m的土槽内填装深度为0.05 m的陕西安塞黄绵土坡面进行。设定坡度为5°、10°、15°、20°,流量为1、2、4、8 L/min,通过测量冻土与未冻土坡面细沟水流前锋流经整个土槽所用时间,计算水流的前沿流速,对比2种坡面上水流前沿流速的关系,研究冻结对水流流速的影响,同时采用电解质示踪法计算水流的优势流速,分析优势流速与前沿流速的关系。不同工况下,冻土坡面前沿流速在0.260~0.843 m/s之间,未冻土坡面水流前沿流速在0.175~0.552 m/s之间;冻土和未冻土坡面上,随坡度、流量的增大,前沿流速增大,增大率在缓坡(5°~10°、10°~15°)时逐渐减小,流量较小(1、2、4 L/min)时,流量增大,坡度对前沿流速增大率的影响也逐渐减小;坡度和流量对冻土坡面水流前沿流速的影响大于对未冻土坡面水流前沿流速的影响;冻土和未冻土坡面前沿流速均随坡度和流量的增大近似呈幂函数增大;在试验条件下,冻土坡面前沿流速和优势流速比未冻土坡面大43%和40%;冻土和未冻土坡面上优势流速和前沿流速的比值分别为0.61和0.63,表明该系数可以用于标定前沿流速。试验结果可为冻土坡面与未冻土坡面水流动力过程研究提供参考。     

不同示踪法测量砾石层中水流流速研究

采用室内试验,用平均粒径约2cm的砾石,在长4m、宽15cm、高50cm的水槽内堆积厚为5cm的砾石层,在坡度为4°、8°、12°和流量为3、6、12L/min条件下,距离电解质脉冲发生器0.3、0.6、0.9、1.2、1.5m处放置探针,测量电导率变化过程,计算水流的最大流速、优势流速和平均流速,并用染色剂示踪法对比砾石层中水流的最大测量流速。结果表明,试验所用各工况,流量对流速的影响不显著,坡度增大,流速明显增大。试验条件下,水流的优势流速变化范围为0.031~0.070m/s,优势流速与最大流速的比值稳定,在0.81~0.83之间。平均流速与优势流速的比值随坡长的增加逐渐增大,增长的速率逐渐减小并趋于稳定。平均流速与最大流速的比值在0.68~0.78之间,并随距离的增加稍有增大。     

微机在旋耕机刀轴室内模拟试验装置中的应用

介绍了旋耕机刀轴室内扭转疲劳模拟试验装置的系统组成、功能特点和设计依据，论述了该装置的微机控制系统结构以及加载控制程序的设计方法和技术关键。试验研究表明，该装置工作可靠，性能稳定，操作方便，能实现程控自动化加载，是理想的室内疲劳试验装备。     

含沙量对坡面流水动力学特性的影响研究

基于系列室内水槽冲刷试验,定量研究了在9°坡度、不同流量条件下含沙量对坡面流水动力学参数的影响。结果表明:随含沙量增加,水流雷诺数Re减小,水流紊动强度减弱。弗劳德数、水流流速及流速修正系数α随含沙量增加先呈减小趋势,当含沙量S>300 kg/m3时,各值均突然增大,并随含沙量的进一步增加趋于稳定,表明此时水流型态发生变化,α均值为0.554。含沙水流和清水水流能量损失比较标准不同,得到的结论也不相同。当S<300 kg/m3时,以相同Re或相同单宽流量作为比较标准,含沙水流阻力系数均大于清水对应值;当S>300 kg/m3时,以相同的Re作为比较标准,则含沙水流阻力系数小于清水对应值,以相同的单宽流量作为比较标准,则含沙水流阻力系数大于清水对应值。     

小麦秸秆往复式切割试验台设计与应用

为研究小麦秸秆的切割性能,设计了可在实验室模拟田间小麦收获时秸秆切割过程的往复式切割试验台。试验台由机体架、割台、推动架、曲柄连杆、交流电机等组成,该试验台在前进速度0～1.8m/s、切割速度0～1.6m/s、切割倾角0～30°、刀片间隙0.8～3mm范围内可调。对切割试验台的工作性能和小麦秸秆切割性能进行了试验研究,试验采用四因素四水平正交试验法和单因素试验法。试验结果表明：通过极差R判定影响切割性能的主次因子依次为切割位置、切割速度、刀片间隙和切割器倾角,在给定因素水平上的较优组合是：切割速度为1.4m/s,切割器倾角为20°,刀片间隙为1mm,切割位置为第3节。     

15°斜轴泵装置特性试验

结合广东省惠州市文头岭大型排涝泵站,对经过CFD数值模拟优化后的斜式进水与斜式出水流道匹配组成的15°斜轴模型泵装置进行了能量试验、汽蚀试验和飞逸特性试验研究．通过特性试验研究得出了模型及原型装置的能量特性曲线、3个不同叶片角度下特征扬程的临界汽蚀余量及0°叶片角下最大装置扬程的飞逸转速．试验结果表明,该泵装置最高效率随叶片角度减小而增大,叶片角-4°时的最高效率可达80％左右,泵站进、出水流道型线设计合理,汽蚀性能优良,飞逸转速安全,15°斜轴泵装置性能优越．提出的斜轴泵装置对同类低扬程泵站水力优化设计具有重要的参考价值．     

黄土区五种土壤抗冲性试验分析

通过室内放水冲刷实验,分析了黄土高坡5种土壤在不同坡度下的下切冲刷过程及影响冲刷的坡度、水流特征以及水流含沙量等影响因素。结果表明,在流量为120 L/h条件下,5种土壤的抗冲系数均随着坡度的增大而降低,且呈现指数回归关系,决定系数R~2较高,土壤抗冲性大小依次为杨凌黏壤土延安砂质黏壤土周至黏壤土志丹砂质壤土靖边砂质壤土;5种土壤的抗冲系数和水流流速均呈现出负相关的线性变化规律;5种土壤的冲刷强度基本都随着坡度的增加而增加,随着冲刷时间的推移,冲刷强度逐渐减小,且坡度越大,前期的冲刷强度越大;5种土壤的抗冲系数与水流含沙量呈现出负相关的线性变化规律,决定系数R~2在0.857 7~0.957 5之间,随水流含沙量的变化,抗冲性越好的土壤其本身的抗冲系数变化越显著。     

新型农田风蚀集沙仪排沙口降速问题研究

农田土壤风蚀会导致土壤质量退化,甚至出现荒漠化。防止农田土壤退化,研究其风蚀机理是关键,而集沙仪是研究土壤风蚀的必需仪器。随着自动控制理论在各行业的广泛应用,为集沙仪配备自动采集系统是一个发展趋势。由于集沙仪排沙口气流对称重天平的冲击是引起数据波动的主要来源,所以降低集沙仪排沙口气流速度是很关键的。为此,提出了设计一台新型农田风蚀集沙仪以解决排沙口降速问题的新思路。首先,阐述了新型农田集沙仪的设计原理;随后,通过数值模拟方法对其关键部件风沙分离器进行了数值模拟,得出了其内部速度矢量场模拟图;最后,通过烟流试验和风洞试验对数值模拟结果进行了验证。结果表明:数值模拟结果是可靠的;当新型农田集沙仪受强风环境影响时,其排沙口气流的降速幅度达84%,可较好地缓解排沙口气流对称重天平的冲击。该研究也可为新型农田集沙仪的后续研究提供理论支持。     

EN—1对砒砂岩固化土坡面径流水动力学特征的影响

为探讨砒砂岩地区工程边坡径流的侵蚀规律,通过室内模拟冲刷试验,对添加EN-1固化剂后不同固化剂掺量、养护龄期和压实度的边坡径流水动力学特征进行了研究.结果表明:在试验设计的固化剂掺量、养护龄期和压实度处理条件下,砒砂岩固化土坡面径流流速随固化剂掺量、养护龄期和压实度的增大而增大,且径流流速随冲刷的进行呈现出波动减小的趋势.径流雷诺数Re随固化剂掺量、养护龄期和压实度的增大而减小,且Re有随冲刷的进行而逐渐增大的波动变化趋势,而弗劳德数Fr的变化趋势正好与Re相反.除压实度在较小处理冲刷后期时径流流态为紊流和缓流外,其他处理都是层流和急流.径流Darcy - Weisbach阻力系数f随固化剂掺量、养护龄期和压实度增大而减小,且f与输沙率有一定的正相关关系.     

基于VOF的量水槽流场数值模拟

利用Fluent软件,采用VOF方法与标准k-ε紊流模型相耦合,对U型渠道平底抛物线形无喉段量水槽的流场进行三维数值模拟。通过建立不同渠槽模型,分析不同流量工况下沿程水面线及速度场分布,将数值模拟结果与实测结果、公式计算结果进行对比,结果表明,模拟值与实测值、公式计算值吻合较好。并应用该数值模拟方法对量水槽的流量公式进行了检验,为提高其测流精度提供一定的参考依据,为该量水槽结构设计与优化提供了新的思路。     

移栽机覆土量自动调节装置设计

针对移栽机的覆土装置受地面不平整的影响,导致覆土不均匀等问题,设计了一种移栽机覆土量自动调节装置.装置由覆土滚筒、覆土圆盘、覆土厚度检测机构、覆土量自动调节机构和覆土圆盘角度调节器组成;控制系统由PLC和组态屏组成,实现移栽机膜上覆土量的自动调节控制.利用覆土厚度检测机构,获取膜上覆土厚度信息,借助PLC自带PID模块...     

岷江干旱河谷区不同土地利用方式下土壤抗冲性试验

采用野外实地放水冲刷的试验方法,对岷江上游干旱河谷区龙坝沟流域不同土地利用方式(灌木林地、荒草地、耕地和裸地)下土壤抗冲性进行测试研究,分析了土壤侵蚀产沙相关因素。结果表明:不同土地利用方式下土壤抗冲系数均随冲刷时间延长呈波状上升变化趋势;土壤的抗冲性从大到小依次为:荒草地、小麦耕地、灌木林地、玉米耕地、裸地;土壤抗冲系数与粉粒体积分数呈显著负相关(相关系数为-0.992,P<0.01),与砂粒体积分数呈显著正相关(相关系数为0.925,P<0.01)。     

冷凝液输送泵用铰接式单向阀流场数值模拟

针对冷凝液温度高、极易汽化,且泵吸入口液位高度差小,单向阀水力损失要求极高的问题,提出了一种新型冷凝液输送泵用铰接式单向阀,阐述了其工作原理.以冷凝液输送泵用吸入口铰接式单向阀为例,建立了其二维物理模型,并按照单向阀实际参数给出了边界条件,利用CFD软件Fluent6.3对单向阀开启过程中阀板开度分别为1°,2°,3°,5°,7°,10°六个工况点的流场状态进行了数值模拟,得到了新型铰接式单向阀开启过程中阀板前后部流场压力云图和速度矢量云图,并进行了不同开度状态下的对比分析.研究表明随着阀板开度的不断增加,流场的最大速度和最小速度也在不断增加,流场的最小压力区间一直出现在阀板下端,并初步总结了铰接式单向阀产生水力损失的主要位置,为铰接式单向阀工程设计计算及内部流道优化提供参考.     

不同土壤前期含水率和坡度下黄壤分离临界水动力特性

土壤分离临界水动力学参数是侵蚀预报研究的基础内容,但关于不同近地表土壤水分条件下坡面侵蚀发生临界起动关键影响因子及其内在机制尚不清楚。本研究选取长江中上游地区典型黄壤为研究对象,试验设计5个土壤前期含水率(5%~23%)和5个坡度(1.0°~10.0°),利用冲刷槽实测土壤分离临界水动力学参数,探讨土壤分离临界水动力学参数对不同土壤前期含水率和坡度耦合作用的响应。结果表明:土壤分离临界流速、临界水深和流态均与坡度和土壤前期含水率呈幂函数减小关系;在坡度小于5.0°时,土壤分离临界水动力参数受坡度和土壤前期含水率耦合作用的影响;而在坡度大于5.0°时则主要受坡度的影响。因此,当坡度大于5.0°时,可直接采用简化幂函数方程对土壤分离临界水动力参数进行估算。在本研究试验条件下,坡面土壤分离临界水流流态基本属于层流、缓流,发生紊流、急流的概率很小。坡度和土壤前期含水率对坡面流阻力有重要的影响,阻力系数随临界单宽流量和雷诺数的增加呈幂函数下降趋势。     

灌区U形渠道机翼形量水槽水跃特性的研究

机翼形量水槽是一种适用于平原灌区末级渠系的新型量水设备,其槽后水跃的相关参数是判别量水槽选型是否合理的重要标准之一。为对该问题进行深入研究,选用在灌区末级U形渠道中较有代表性的0.45与0.49两组收缩比,采用基于Tru-VOF方法追踪自由液面、Favor技术实现网格优化的Flow-3D软件,对U型渠道机翼形量水槽水跃进行三维数值模拟,提取槽后水跃的时均流场、流速分布、共轭水深、水跃长度等相关参数,并通过水工模型试验对数模结果进行验证。对比结果表明,二者吻合度较高,从而证明本文所建立的紊流数学模型是合理的,对水跃问题的研究以及机翼形量水槽在平原灌区U型渠道的应用提供一定的工程技术参考。     

模拟降雨下PAM对砂黄土养分迁移影响实验研究

利用室内人工模拟降雨试验,研究了砂黄土施用不同量PAM在降雨条件下入渗-径流、土壤侵蚀和养分迁移特征。研究结果表明,砂黄土在不同PAM用量下均较对照表现出降低入渗增加径流,并能有效减少土壤侵蚀,其侵蚀量随PAM用量增加而减少。径流的增加造成硝态氮,水溶性磷和水溶性钾累积流失量增加,通过径流和泥沙流失的养分很少,硝态氮主要通过淋溶损失,磷和钾移动性弱,土壤固定性强,损失不大。PAM适宜用量在1~3 g/m2之间。