微灌过滤系统反冲洗阀的性能参数试验

简述了微灌反冲洗过滤器的水动三向阀的结构和工作原理,并试验测试了水动三向阀在不同工作压力条件下的过流量、水头损失等水力性能指标及阀正常工作时的最小启闭压力、启闭时间和最大启闭次数等参数。测试结果表明:在过滤、反冲洗2个工作状态下,水动三向阀的水头损失值在合理的范围内,符合工程设计指标;启闭时的灵敏度较高,水压在0.05MPa以上即可实现正常启闭,完成一个启闭过程需3～16s的时间不等;最大启闭次数平均在1690次以上。以上指标均能满足过滤系统的规定要求,并达到较好的实际使用效果。     

微灌用砂过滤器的过滤与反冲洗

对节水灌溉工程中使用的砂过滤器的过滤与反冲洗性能进行理论分析和试验研究，提出了新的过滤阻力系数与雷诺数的关系式，给出了新的计算初始水头损失公式。分析了过滤和堵塞的规律，并根据反冲洗试验结果，提出了最佳反冲洗强度和最佳膨胀率，为正确设计和使用砂过滤器提供了理论依据。     

T形三通管计算模型对尾水进口压力和调压室涌浪的影响

针对含尾水调压室的抽水蓄能电站,以特征线法和瞬变流理论为理论基础,在考虑尾水调压室长连接管水体惯性作用及管壁弹性的基础上,在T形三通管节点处分别建立了基于恒定局部水头损失系数、Gardel公式、试验资料的3种计算模型.结合工程实例,应用T形三通管节点处的3种计算模型对水电站的过渡过程进行了数值模拟;采用Gardel公式和试验资料,计算了过渡过程中不同时刻点的局部水头损失系数,研究了不同计算模型对尾水进口压力水头和涌浪水位的影响.结果表明:基于恒定局部水头损失系数的计算模型其阻抗作用最小,对应的尾水进口最小压力和最高涌浪最大;基于试验资料的计算模型其阻抗作用最大,对应的尾水进口最小压力和最高涌浪最小;基于Gardel公式的计算模型次之.     

浑水条件下鱼雷网式过滤器的试验研究

【目的】深入研究鱼雷网式过滤器的水头损失和过滤时间。【方法】浑水条件下,对2种滤网目数的鱼雷网式过滤器分别进行定含沙量和定流量试验,分析了水头损失在不同运行条件下的变化规律。【结果】定含沙量试验中,进水流量在240～300 m3/h范围内持续增大时,水头损失发生急剧变化所需时间逐渐延长,而在300～360 m3/h范围内持续增大时,水头损失急剧变化所需时间逐渐缩短,这是鱼雷部件起到关键作用的缘故;定流量试验中,随进水含沙量增大,过滤器达到预设压差0.10 MPa的时间越短;所有试验条件下,水头损失随过滤时间的推移经历保持不变、逐渐减少和急剧增大3个不同的变化阶段。【结论】鱼雷部件在延长过滤时间方面起到重要的作用;鱼雷网式过滤器的冲洗预设压差值调节为0.04 MPa最宜。     

石塑混合与单一介质过滤器清水水力特性试验

为探究石塑混合介质过滤器在清水条件下的水力特性,对石塑混合、石英砂与PVC塑料三种不同介质进行了物理模型试验。结果表明:石塑混合介质的水头损失比原始石英砂的减少了约20%,比PVC塑料介质增加约为18%;水头损失结构系数分别为石英砂介质大于石塑混合介质大于PVC塑料介质。反冲洗中滤料的膨胀率和上升厚度与流速成正比,各滤料的初始发生膨胀的流速不同,最大的是石塑混合介质,其次是石英砂,最后是PVC塑料介质;反冲洗后不同滤料都发生了相应的膨胀,PVC塑料介质是严重,其次是石英砂,最后是石塑混合介质;PVC塑料介质,石英砂介质和石塑混合介质的反冲洗流速分别控制在0.036～0.064,0.042～0.084和0.045～0.077 m/s以内,超过上限流速,会导致反向堵塞。通过试验对比分析可知,石塑混合介质过滤器能有效减小水头损失,加入部分PVC塑料介质的使用,相对的延长了介质使用寿命,反冲洗后滤料膨胀小,滤层内部结构更加稳定,过滤效果会更好。结合石英砂和PVC塑料介质的各自优势,有利于探索更好的多层复合介质的水力性能。     

立式与卧式自清洗网式过滤器水头损失试验研究

自清洗网式过滤器水头损失决定着过滤器在过滤过程中的工作效果。【目的】探究立式和卧式2种自清洗网式过滤器水头损失的变化规律。【方法】通过室内原型试验,重点开展了自清洗网式过滤器水头损失与进水流量,含沙量与过滤时间关系的试验探究。【结果】2种过滤器水头损失变化规律一致,进口流量对自清洗网式过滤器水头损失的影响远大于含沙量的影响,随进口流量的增加,水头损失增加;同时,根据连续性方程及局部水头损失公式建立了进水流量与水头损失之间的数学表达模型;将试验结果进行拟合验证,发现2种过滤器计算结果与试验结果误差均小于5%,且公式拟合度均可达96%以上。【结论】公式可指导自清洗网式过滤器水头损失的理论计算,确保自清洗网式过滤器最优工况运行。     

微灌用网式过滤器局部水头损失的

在对网式过滤器进行了系统的水力性能试验基础上，分析了堵塞对过滤器局部水头损失的影响，指出过滤器的局部水头损失变化与过滤流量、过滤时间、水源含沙量有关，这些因素主要决定了过滤元件堵塞程度和变化快慢，即有效过水面积减小的频率，从而决定了额外局部水头损失增加的快慢程度。并提出了在含沙水条件下计算局部水头损失的经验关系式，指出过滤器在实际运用中，应保证压降曲线不发生急剧上升，并可以根据不同水质条件，确定其冲洗时的压差允许值和冲洗间隔时间。     

微灌砂滤料的表层过滤和气水反冲洗试验研究

采用砂过滤器模型,在3种滤料粒径的条件下进行了过滤和气水反冲洗试验研究。根据在不同的过滤速度、原水颗粒质量分数、粉煤灰粒径条件下测得的滤层表面的压力,判断各因素与发生表层过滤的关系。以出水浊度随时间的变化,对比3种加气模式以及单纯水洗的效果。试验结果表明,原水颗粒质量分数和煤灰粒径是发生表层过滤的主要影响因素,且砂滤料的粒径越小,越容易发生表层过滤,在一定速度范围内过滤速度的影响最小。反冲洗以出水浊度为指标,气冲-气水混冲-水冲与气水混冲-水冲要优于气冲-水冲和单纯水洗的效果。     

不同排污方式下微压过滤冲洗池的泥沙处理能力研究

针对过滤器水头损失大和造价高的问题,提出了微压过滤冲洗池。对微压过滤冲洗池进行了定时冲洗和连续冲洗两种形式下的泥沙处理能力研究,试验结果表明:当含沙量范围为3.1~3.6 kg/m3时,微压过滤冲洗池的泥沙去除率都在81%以上,泥沙粒径范围为0.15~1 mm时,级效率都达到100%,中值粒径D50和粗端粒径D98由0.23、0.97 mm处理为0.058、0.125 mm左右,说明两种排沙方式下微压过滤冲洗池的泥沙处理能力相当;但微压过滤冲洗池在定时冲洗时的过滤时间为420 min,而连续冲洗式的过滤时间则为1 470 min。并分析了连续冲洗式过滤时间比定时冲洗式长的原因,提出了这两种排污方式在实际工程中应用的建议。     

微灌用自吸式自动过滤器滤网内外工作压差的设置研究

过滤器是微灌工程中处理含沙水源的重要设备,在预设细过滤网内外压差的条件下对微灌用自吸式自动过滤器的过滤和反冲洗性能进行了试验研究。在过滤过程中,细过滤网内表面的泥沙含量和内外压差值随过滤时间增长不断增多,当压差值大于预设压差值时,需对过滤器进行反冲洗。若预设压差值过大,排污时间间隔变长,细过滤网将承受较大压力差而严重影响使用寿命;相反,过滤器的过滤时间较短,频繁排污,影响泥沙的过滤效果,因此如何设置细过滤网内外压差值显的尤为重要。通过理论计算得出细过滤网内外预设压差值的变化范围为0.021~0.086 MPa,并对80目的自吸式自动过滤器进行了试验,结合过滤时间、过滤流量、水头损失等因素,预设压差值设为0.08 MPa时过滤效果较好。     

低水头滴灌过滤器的研制与应用

为解决传统微灌系统中使用的各种过滤装置孔口堵塞及水头损失较大这一问题,设计了几种不同截面型式的开敞式滤网过滤器,其结构有箱式、圆柱体式及棱柱体式三种型式,并分别对其进行水力性能测试。测试结果表明：额定流量为2 m^3/h时,以圆柱体式结构的滤网过滤器水头损失为最小（7.95 cm）;额定流量为5 m^3/h时,以箱形结构的滤网过滤器水头损失为最小（16.93cm）,两者均满足水头损失在30 cm以下的要求。实践应用结果表明,优选的两种开敞式滤网过滤器具有过滤效果好、水头损失小等优点,对于减缓灌水器堵塞、延长系统寿命发挥了重要作用,是适于低水头微灌系统的一种较为理想的过滤装置。     

自清洗网式过滤器水力性能试验

通过清水试验和浑水试验对自清洗网式过滤器的水力性能进行了试验研究．清水试验主要研究过滤器的局部水头损失随不同进口流量(0～230 m3／h)的变化情况．浑水试验分别对过滤器的过滤状态和排污状态进行研究:过滤状态主要研究在最大进水流量(230 m3／h)下改变不同进水含沙量时的局部水头损失变化,以及在保持相同进水含沙量(019 g／L)下改变不同进水流量时的局部水头损失变化;排污状态重点研究在不同预设压差值下最佳排污时间的变化规律．试验结果表明:对于清水过滤,进水口流量值在0～140 m3／h变化时,对应的过滤器初始局部水头损失变化缓慢;当流量在140～230 m3／h时,局部水头损失增加较快,并拟合出水头损失经验公式．对于浑水过滤,改变不同进水含沙量值,局部水头损失均在6～7 m出现拐点,之后迅速增大,确定其预设排污压差值为007 MPa;排污过程中,当排污时间达到20 s时,排污管出水含沙量趋于稳定,排污效果较好,确定其最佳排污时间段为20～30 s．     

基于管嘴出流规律的水击边界条件 数值模拟

为研究阀门关闭瞬间产生的水击压力,以管嘴出流规律来确定阀门断面的水头和流量的关系,并结合特征线方程,以水击实验台为模型,用MATLAB编程进行水击模拟计算.结果表明:阀端压力随阀门关闭先迅速上升,0.36 s达到最大值,之后压力又迅速下降;随着时间的增加,阀端压力不断重复上升到峰值然后又下降,但其最大压力都小于第1个峰值.将其与水击实验台的试验结果对比分析,验证了管嘴出流模型以及计算程序的准确性.故在简单的有压管道中,当管道末端为阀门时,可以按照管嘴出流规律来建立边界条件.在此基础上依次取阀门关闭时间为1.0,2.0,3.0,4.0,4.8 s,模拟了阀门关闭时间对最大水击压力的影响.结果显示,阀门关闭时间对水击压力有很大影响:关阀时间越长,产生的最大水击压力越小,但随着阀门关闭时间的延长,水击压力的减小幅度会越来越小.     

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。     

毛管末端自动冲洗阀水力性能试验研究

【目的】探究毛管末端自动冲洗阀的关键结构参数对其水力性能的影响及原因,为毛管末端自动冲洗阀的研发提供科学依据。【方法】选取流道齿长L、流道齿宽W和阀盖高度Z共3个结构参数,通过单因素试验,利用3D打印技术加工7种规格试样,测试了不同冲洗阀进口压力H_2下的冲洗时长T、冲洗水量Q和冲洗流速V的响应规律。【结果】当H_2为0.038～0.096 MPa,7种冲洗阀的T为7.5～32.1 s,Q为2 220～5 725 mL,V为0.87～1.53 m/s。其中,当H_2≤0.058 MPa,T和Q与H_2负相关;当H_20.058 MPa,T与H_2负相关,Q与H_2不相关且变化幅度较小。T和Q均与L、W和Z呈正相关关系,改变L和W可影响迷宫流道最小过流面积;改变Z可影响进入冲洗阀上腔体的水量,进而影响T和Q。在本试验所取因素水平范围内,3个参数对T和Q影响的主次顺序为WLZ。V受结构参数影响较小,与H_2呈正相关关系。【结论】冲洗时长和冲洗水量与进入冲洗阀上腔体的流量及弹性体到出水口的间距关系密切,上腔体内的空气是阻碍冲洗时长和冲洗水量增大的关键因素,冲洗流速主要受冲洗阀进口压力影响。     

活塞式调节阀水力特性分析

通过数值分析研究了不同开度的稳态工况及启、闭过程的瞬态工况,对活塞式调节阀的水力特性进行了全面分析。求得调节阀的流量系数、流阻系数、汽蚀系数等随开度变化的特性参数曲线,并对比活塞阀芯在启闭过程的动态液动力,以及对阀内流场分布进行综合探讨。活塞式调节阀具有较好的流量线性特性,且只在较小开度下有明显流阻,开度增大后流阻迅速减小而保持较低的过流损失。本次研究工况范围内最小汽蚀系数为40.3,应确保调节阀的允许汽蚀系数小于该值。阀门的流开型结构使阀芯轴向的启闭液动力均作用于开阀方向,且开阀力小于关阀力。另外,对比了不同开度的阀内流速、流线、压力和湍动能等流场分布来对该活塞式调节阀的流动特性进行说明。     

自清洗网式过滤器水头损失和排污时间研究

通过室内模型试验,对80目和120目自清洗网式过滤器在清水过滤时的水头损失和排污状态下的最佳排污时间进行了试验研究.清水过滤状态时,通过对试验用过滤器的进水口和出水口建立伯努利方程,推导出过滤器清水水头损失的通用表达式,在不同的进水流量下(0 ～220 m3/h),结合试验数据得出了2种目数滤网水头损失的经验表达式;排污状态时,在对2种滤网各自设置5个不同排污压差及3个相应不同进水含沙量条件下,得出了排污口含沙量随排污时间的变化曲线规律为先变大后减小,15s时出现拐点,20 s以后趋于稳定,为保证过滤器的排污效果及节约水资源,确定过滤器的最佳理论排污时间段为20～30 s,结合试验数据和误差分析,理论推导出120目滤网的最佳排污时间计算表达式,计算结果表明:理论值与试验值吻合较好.     

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。     

有压瞬变流控制及其装置开发

提出了有压瞬变流限压控制装置的设想，系统地研究了有压瞬变流系统限压控制反问题，并建立了优化数学模型，提出了解题方法。主要应用特征线方程，由压力幅值用图解法推求管线上各点的H（L,t）和 Q（L,t），再根据阀门开度和流量、水头之间的关系式推求阀杆的运动规律，再由阀杆的运动规律推求从动件的运动规律，从而设计出对应的凸轮轮廓线，经过反复试验，最终推求出在安全状态下阀门的最优调节规律，并设计出最优调节规律下的凸轮轮廓线。     

隔膜式电磁阀内部流场数值模型构建与流动特性分析

基于k-ε(k为湍流动能,ε为湍流耗散率)湍流模型,以进口质量流量、出口静压为数值计算条件,建立了隔膜阀内部流场的数值模拟模型,并对模型的精度进行了试验验证。在此基础上,应用该模型分析了不同进口流量(2.787～33.273 kg/s)条件下阀体内部流动特性及压力场分布规律,并建立了进口流量与阀体水头损失的精确数量关系。结果表明：(1)数值模拟能较好的预测不同流量条件下阀体的水头损失,在进口流量分别为5.546、11.091和16.637 kg/s时,试验与数值模拟相对误差仅为-6.433%、4.619%和7.264%。(2)在进口流量恒定的条件下,从进口至出口,流道内的静压总体沿程呈减小趋势,在阀体内部由于阀坎的阻挡造成流道收缩以及水流撞击隔膜产生折流而出现较大的静压变化梯度。(3)水流在经过阀坎上的窄流道后,在阀体下游形成明显的空化区,伴随着有一定的回流现象,阀体下游的空化区主要出现在距出口1/3流体域处,随着进口流量的增大,阀体下游的涡流更加剧烈,回流现象更为显著,但回流区的范围并未显著增加。(4)在模型精度验证的基础上,应用该模型进一步分析了18种进口流量条件下阀体内部流动特性...