承插式90°弯头水力特性的试验与数值模拟

为了研究弯头水流阻力及水流流动特征,运用试验和数值模拟的方法,对DN50和DN75 2种PVC承插式90°弯头的流动特性进行了试验和数值模拟,所得模拟结果与试验结果基本吻合。结果表明:不同管径的弯头局部阻力系数先随雷诺数的增大而迅速降低,在雷诺数达到一定数值后,局部阻力系数趋于一定值,随雷诺数的变化很小。利用CFD中的fluent软件,对不同管径的承插式90°弯头进行了数值模拟。根据模拟结果,建立了局部阻力系数与管径的关系式。同时对比分析了承插式90°弯头的速度场、压力场,由弯头的流线图和速度矢量图,得出了弯头能量损失的主要原因:弯头的能量损失主要发生在弯头下游管段,弯头水头损失主要来源于因流动方向的改变及漩涡引起的能量损失。     

不同类型灌水器在硬水滴灌条件下的堵塞特征

为确定硬水滴灌条件下影响灌水器堵塞的主要特征参数,研究6种灌水器在硬水滴灌条件下的平均相对流量和堵塞率的变化规律,通过有序回归方法分析影响灌水器堵塞的特征参数,灌水结束后解剖并观察灌水器内的堵塞情况。结果表明:硬水滴灌条件下6种灌水器的平均相对流量均发生了不同程度的下降,其中灌水器E1和E6因具有较大的过流截面尺寸而表现出了较好的抗堵塞性能;SPSS回归分析显示,显著影响灌水器的抗堵塞性能(P0.01)的特征参数为灌水器内过流截面宽W和深H中的最小者min(W,H),且灌水器发生堵塞所需要的时间与min(W,H)成正相关关系;解剖灌水器发现,堵塞主要发生在灌水器内具有min(W,H)的截面处。建议硬水滴灌时选择内部过流截面尺寸较大的灌水器,且灌水器内部应避免易引发固体颗粒沉积附着的截面形状和过流结构。     

设计流量和土壤质地对微孔陶瓷灌水器入渗特性的影响

为探明微孔陶瓷灌水器土壤中入渗流量变化的原因,明确微孔陶瓷灌水器的出流原理,该研究基于土桶模拟试验,研究3种设计流量(0.72、1.87和4.40 L/h)的微孔陶瓷灌水器下2种土壤(黄绵土、塿土)的渗流特性。结果表明,使用不同灌水器灌溉后,短时间内入渗流量均迅速减小,而后缓慢减小趋于稳定。设计流量与土壤质地均影响灌水器的出流。灌水器周围土壤水势的变化是造成入渗流量变化的直接原因,土壤含水率的变化是入渗流量变化的根本原因。在没有淹没出流的情况下,土壤含水率越高,入渗流量越小。设计流量为1.87 L/h灌水器应用于塿土中,当土壤含水率由13%增大至40%时,入渗流量由1.4 L/h下降至0.3 L/h左右。灌水器周围土壤含水率对入渗流量具有反馈调节作用。采用微孔陶瓷灌水器作为灌溉系统的核心部件,在内部水头适宜(微压或零压)的情况下,通过灌水器入渗流量与土壤含水率的耦合作用,可实现土壤水分的自动调控,达到主动灌溉的目的。该文可为微孔陶瓷灌水器的推广应用提供参考。     

黄土高原丘陵区红富士苹果水肥耦合效应研究

针对黄土高原丘陵区的水资源状况和施肥现状,以农民能够承受的施肥、灌水标准为基础,进行了水肥耦合试验。以肥料配比(A)、施肥纯量基准(B)、灌水量(C)、灌水时间(D)作为试验因子,利用4因素3水平进行正交试验设计,经过2a试验,分析不同水肥组合对产量、水分利用效率、净效益的影响。结果表明,四个因素对产量和水分利用效率的重要性顺序是：施肥量(B)-灌水时间(D)-肥料配比(A)-灌水量(C);对净增值率的重要性顺序是：肥料配比(A)-施肥量(B)-灌水时间(D)-灌水量(C)。最优的处理组合均为：A1B3C2D1。即N：P：K=1：1：2,施肥量基准0．6kg,灌水时间为冬灌 花前期 幼果期 膨大期,灌水定额为82．5m^3／hm^2。同时说明果树对肥的需求比对水的需求更为迫切,且果园土壤中钾肥最为缺乏。     

流道出射角对单一流道结构非旋转折射式喷头水量分布及均匀性的影响

为探索单一流道结构非旋转折射式喷头水量分布及均匀性与流道出射角之间的关系,以Nelson D3000型蓝色喷盘为本体,设计7个不同流道出射角(-45°、-30°、-15°、0°、15°、30°、45°)的喷盘,测试并分析了50kPa压力下的实际射流出射角和单流道水量分布,模拟了单喷头水量分布和3.0m喷头间距下的组合水量分布,并计算出组合均匀性系数。结果表明,实际射流出射角略大于喷盘流道出射角。当流道出射角由-45°增至15°时,射程增大2m,单流道径向点喷灌强度最大值降低59%,径向湿润范围增加91.94%,垂直于径向的水量分布更均匀,且单喷头喷灌强度峰值减小,组合喷灌强度最大值下降;但流道出射角继续增至45°,各水量分布反而不均。流道出射角为15°喷头的单流道水量分布、单喷头水量分布和组合喷头水量分布较好。组合均匀性系数随流道出射角的增加呈先增大后减小的变化趋势。     

基于样本流量偏差率的微灌灌水均匀度评价方法

为了探索一种简便有效评价大田微灌系统灌水均匀度的新方法,定义了样本流量偏差率.基于灌水器流量服从正态分布的假设,建立了样本流量偏差率与现有灌水均匀度评价指标之间的关系,推导了抽样误差的计算公式,提出了合理的样本容量和样本分组数.建立了基于样本流量偏差率的灌水均匀度评价标准,最终提出了基于样本流量偏差率评价大田微灌灌水均匀度的新方法.案例应用表明:相比图解法,新方法根据数值计算结果评价灌水均匀度,可避免人为画线误差,提高评价结果的可靠度;相比传统数值法,新方法计算量少,可作为快速评价大田微灌系统灌水均匀度的有效方法.     

不同土壤中滴灌水分分布与设计参数的确定

在不同滴头流量和灌水量条件下对 2种不同质地土壤中的滴灌水分分布进行试验研究 ,通过对土壤湿润峰运移的测定 ,分析最大横向、纵向湿润直径与滴头流量、灌水量的关系模型 ,从而确定滴灌设计的滴头间距、流量、灌水历时等参数。结果发现 :果园滴灌中 ,粉质粘土滴水流量以 5L/h为宜 ,灌水历时 6～ 8h,滴头间距为 90 cm左右 ;重粉质壤土滴水流量以 3L/h为宜 ,灌水历时 7～ 9h,滴头间距为 70 cm左右。     

水肥一体机肥液电导率远程模糊PID控制策略

为检测水肥一体机肥液电导率(EC),并将其控制在合理范围内,基于物联网技术,设计了远程水肥灌溉控制系统,将自整定模糊PID控制算法引入远程开发者服务终端中,通过模糊PID控制算法调控本地端变频注肥泵的频率进而精准控制EC,并对本地端PID和远程端模糊PID控制算法进行了对比试验验证。结果表明:目标EC越大,稳态EC越精确,但稳态时间和超调量均增大;与传统本地端PID控制相比,该系统响应速度快、EC波动幅度小、稳定,当目标EC为2.5 mS/cm时,稳态时间和超调量分别达到120 s和20.8%,混肥时间和实测EC均能满足水肥控制实际需求。该研究实现了EC的远程模糊PID控制,以及灌溉施肥系统的计算机、手机微信多终端灌溉数据监测和开关量控制。     

水肥一体化灌溉施肥机吸肥性能试验研究

为满足灌溉施肥和多营养调配的需求,设计了一款简易型3通道施肥机。通过试验的方法,研究不同灌溉主管进口压力、流量和吸肥通道开启个数对吸肥量的影响规律,以及施肥水泵的水力规律。结果表明:主管进口压力、吸肥通道开启个数对吸肥量有影响,主管进口流量对吸肥量无影响。3个吸肥通道全部开启时,随主管进口压力的增大,总吸肥量逐渐减小;开启1个或2个吸肥通道时,总吸肥量在一定压力范围内基本保持不变,随后逐渐减小。建立了总吸肥量与主管进口压力、吸肥通道开启个数的回归模型,可用于吸肥量估算。水泵效率随主管进口压力的增大而增大,当3个吸肥通道全部开启时施肥水泵效率最高。所揭示的施肥机的吸肥规律及施肥水泵的水力规律,可为施肥水泵的选型设计提供参考。     

动态水压下迷宫流道水流运动特性研究

采用粒子跟踪测速(PTV)技术,通过观测动态水压及恒定水压下迷宫流道内示踪粒子的运动规律,分析动态水压下迷宫流道内水流的运动特性,揭示动态水压滴灌抗堵机理。结果表明:相对于恒定水压,动态水压下流道内流量未出现明显下降,动态水压对滴灌系统的供水能力影响较小;动态水压下流道主流区水流流速始终保持大幅度上下波动,水流紊动更加强烈,大量粒子可以快速经主流区通过流道,粒子在流道内停留时间大大缩短;滞止区水流流速仍较低,但紊动强烈,进入滞止区的粒子随水流不断运动,不易发生沉积,部分粒子在水流紊动作用下能够迅速重返主流区,并最终通过流道,粒子在流道内沉积的概率明显降低。采用动态水压可以有效提高流道抗堵能力。