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．     

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。     

不同土质中地下滴灌滴头流量敏感性因素分析

为研究不同土壤质地条件下地下滴灌滴头流量变化的敏感程度,分别对工作压力、土壤容重和土壤初始含水率这3个因素采用求偏导的方法作为滴头流量对各因素的敏感性指标进行计算分析.结果表明:工作压力的变化对滴头流量影响显著,但滴头流量对压力变化的敏感性在不同土壤质地之间的差异并不大,相同压力条件下,土壤质地越轻,滴头流量对压力变化...     

滴头制造偏差对灌水均匀度及毛管造价的影响

为了阐明滴头制造偏差系数、灌水均匀度、毛管直径及毛管造价的内在联系,降低滴灌系统造价、提高灌水均匀度,通过理论推导结合实证计算的方法,系统分析了不同均匀度条件下滴头制造偏差系数极限值,以及滴头制造偏差系数、毛管直径、允许均匀度等三者的关系,并推导出毛管造价计算公式.结果表明：对于长度为100 m的毛管,当Keller均匀系数（EEU）为0.80时,制造偏差系数从0.05增大到0.07和0.11时,毛管造价分别增大8.7%和37.1%;当滴头制造偏差系数为0.03,EEU由0.80增大到0.85,0.90和0.95时,毛管直径分别增大20%,23.5%和56.5%,毛管造价也相应增大20%,53.8%和207.7%;当滴头制造偏差系数为0.05,EEU由0.80增大到0.85和0.90时,毛管直径则分别增大19.3%和32.8%,毛管造价也分别增大17.1%和71.4%;对于EEU为0.95时,毛管允许最小流量大于平均流量,管径计算无解.在限定值范围内,滴头制造偏差系数和Keller均匀系数的微小增大将直接导致毛管直径和造价急剧增大;滴灌系统设计应选择制造偏差系数小的滴头及合理的灌水均匀度,以达到降低工程造价的目的.     

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。     

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。     

滴头制造偏差对灌水均匀度及毛管造价的影响

为了阐明滴头制造偏差系数、灌水均匀度、毛管直径及毛管造价的内在联系,降低滴灌系统造价、提高灌水均匀度,通过理论推导结合实证计算的方法,系统分析了不同均匀度条件下滴头制造偏差系数极限值,以及滴头制造偏差系数、毛管直径、允许均匀度等三者的关系,并推导出毛管造价计算公式.结果表明:对于长度为100 m的毛管,当Keller均匀系数( EEU)为0.80时,制造偏差系数从0.05增大到0.07和0.11时,毛管造价分别增大8.7％和37.1％;当滴头制造偏差系数为0.03, EEU由0.80增大到0.85,0.90和0.95时,毛管直径分别增大20％,23.5％和56.5％,毛管造价也相应增大20％,53.8％和207.7％;当滴头制造偏差系数为0.05, EEU由0.80增大到0.85和0.90时,毛管直径则分别增大19.3％和32.8％,毛管造价也分别增大17.1％和71.4％;对于 EEU为0.95时,毛管允许最小流量大于平均流量,管径计算无解.在限定值范围内,滴头制造偏差系数和Keller均匀系数的微小增大将直接导致毛管直径和造价急剧增大;滴灌系统设计应选择制造偏差系数小的滴头及合理的灌水均匀度,以达到降低工程造价的目的.     

考虑滴头堵塞位置分布的灌水均匀度计算方法

为合理评价滴灌工程在运行过程中堵塞滴头对灌水均匀度及作物生长的影响,以克里斯琴森均匀系数为基础,建立了堵塞滴头位置分布均匀性的概念和计算方法,提出了以堵塞滴头位置分布均匀系数和滴头流量均匀系数的算术平均值为指标的灌水均匀度计算方法,并分别对比分析了毛管和灌水小区两个尺度的灌水均匀度计算结果。结果表明:与克里斯琴森均匀系数相同,考虑滴头堵塞位置分布的灌水均匀系数可以合理反映堵塞滴头数量和滴头堵塞程度对灌水均匀度的影响;同时,该评价指标还可以反映堵塞滴头的位置分布和集中程度对灌水均匀度的影响,有效地解决了克里斯琴森均匀系数仅考虑流量差异而无法正确评价集中堵塞滴头对作物供水及生长影响的问题。     

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。     

滴头锯齿型迷宫流道消能特性的流体动力学分析

在对所选取的3种代表性锯齿型迷宫式滴头流道参数进行精确测定的基础上,利用圆管紊流理论和CFD流场模拟软件对锯齿形迷宫流道的消能机理进行了研究。结果表明：光滑圆管紊流理论不足以解释锯齿型迷宫流道的消能机理;压力沿流道长度方向呈线性递减,各消能尖角单元压力损失相等,符合线性叠加规律;摩阻系数随着压力增加而降低,并很快稳定在一定数值上;在中、高压区滴头流道内部流动为紊流,在低压区可能存在从层流到紊流或者光滑紊流到全紊流的流态转捩行为。     

新型微压滴灌灌水器水力性能试验研究

在试验室内,对研制的微压灌水器进行了水力性能试验。试验结果表明:在微压(2~5 m)工作时,新型微压滴灌灌水器在自由出流状态下的出流规律符合设计要求;在工作压力范围内,微压灌水器的流量稳定,变化小;新型微压滴灌灌水器在连续工作1周后流量略有变化,出流更加均匀;微压滴灌灌水器抗堵塞能力强,性能可靠。     

非充分灌溉条件下水库优化调度模型研究

研究了非充分灌溉条件下的水库调度问题 ,建立了较为通用的模型 ,并提出利用控制方法进行求解 ,模拟计算表明提出的模型和方法的有效性     

微孔混凝土灌水器制备工艺与性能研究

提出了一种渗灌用微孔混凝土灌水器制备工艺,详细研究了原料中砂子粒径和水泥含量对微孔混凝土灌水器的抗折强度、开口孔隙率、平均孔径和水力性能的影响规律,优选出了微孔混凝土灌水器的最佳制备工艺。研究表明,砂子的粒径变化对灌水器的抗折强度、开口孔隙率、平均孔径和流量的影响不大;随着原料中水泥含量的增加,灌水器的抗折强度逐渐增大、开口孔隙率显著降低、平均孔径变小,继而导致灌水器的流量显著减小,其中水泥质量分数为15%~18%的微孔混凝土灌水器具有适中的抗折强度、开口孔隙率和平均孔径,可兼顾灌水器的可靠性和流量要求,而且流量稳定,是一种性能优异的渗灌灌水器。     

精密滴灌灌水器快速响应开发的方法

提出一种快速响应开发方法,首先将流道设计成参数化、尺寸驱动的三维模型。然后,利用数值模拟的方法得到水流压力、速度分布等微观水力特征,并以此分析新型结构流道的消能原理及效果。最后,利用快速成形技术制造出多种结构形式的一体式灌水器原型,同时利用这些原型直接完成性能试验。以自行开发的新型绕流灌水器为例,对比传统开发方法,其开发成本和周期均减少50％以上。     

滴灌灌水器流道设计理论研究若干问题的综述

灌水器是滴灌系统最关键的部件之一,其结构与水力性能的优劣对滴灌系统的灌水均匀性、抗堵塞能力以及寿命影响很大。在简要论述国内外滴灌灌水器流道发展现状的基础上,从灌水器流量压力关系、流道内流体流动机理、流道堵塞与防治三个方面详细阐述了灌水器流道设计理论的研究进展,最后提出了滴灌灌水器流道的发展趋势以及国内在灌水器流道设计理论研究中急需解决的问题。     

滴灌用自清洗网式过滤器排污压差计算方法

对滴灌用自清洗网式过滤器排污压差进行了计算,分别得出了80目和120目过滤器总压差值,并与实测值进行了对比,结果表明两者基本一致;详细分析了流量、含沙情况和过滤时间等约束条件对排污压差的影响规律,结合试验获得了清水和浑水水头损失变化曲线,在保证水头损失不发生急剧上升前提下,给出了两种目数过滤器最佳排污压差值.     

低压多孔灌溉软管设计与评价方法的研究

低压多孔均匀出流灌溉软管是在低压管道输水灌溉基础上，结合沟灌和膜孔沟灌研究设计的一种新配套设施。本文在研究灌溉软管的有关水力参数基础上，研究设计出一种适合低压多孔均匀出流灌溉软管设计与评价的图解法，为灌溉工程设计与评价提供便利。     

山丘区滴灌工程设计方法研究

针对山丘区地形地貌的特征,分析了山丘区滴灌工程的设计方法.重点对滴灌系统的加压模式、管网布置方式、轮灌组划分、安全控制装置的设置进行了探讨.将滴灌系统相关原理应用于山丘区滴灌示范区工程实例,对设计成果进行总结,并对今后需要解决的问题进行了展望.本项目的主要结论为:压力模式的选定是决定山丘区滴灌工程总体布局、系统运行的关键因素;采用混压模式应用于山丘区使小水源在时空上得到合理分配、保证了水源的供给;系统压力平稳、节能、节水;工程运行较为方便.     

地下滴灌抗负压堵塞的试验研究

通过室内试验,研究地下滴灌滴头负压堵塞与滴头出水口形式、滴头流量间的关系,发现滴头出水口形式对滴头抗堵塞性能影响显著。在窄缝、舌片、圆孔3种出水口形式中,窄缝式抗负压堵塞性能最好,但相同出水口形式时,小流量(小流道)滴头对抗负压堵塞有一定的优势。