弹性膜片硬度和厚度对调压装置水力性能的影响

提出了一种毛管调压装置,对起主要调节作用的弹性膜片的厚度和硬度分别选取3个水平做完全试验,测试进口压力在50～300kPa时调压装置的水力性能,试验得到调压装置的流量为962.794～1 419.538L/h,流态指数为0.083 5～0.168 5,调压装置调压效果良好,但调压区间偏小。弹性膜片厚度和硬度对流态指数和流量的影响均显著,并建立了弹性膜片硬度和厚度与调压装置流态指数以及流量的定量关系。     

T型三通管水力特性的数值模拟与试验研究

为研究T型三通管水流的流动特性,该文进行了试验研究和数值模拟。试验中使用压力传感器监测管道动水压强,数值模拟采用SIMPLEC的求解方法求解Navier-Stokes方程和κ-ε湍流方程。分析不同工况下水头损失的产生机理,得到了不同分流比、入口流速、管径比对水头损失系数的影响:单管通水时水头损失系数比双管通水时的水头损失系数约大1.01～1.94倍,当入口雷诺数Re相同时垂直支管的水头损失系数比水平支管的水头损失系数约大2.20～2.55倍,不同管径比对垂直支管的水头损失系数影响不明显,水平支管的水头损失系数随管径比的增大而减小。研究结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合较好,得出的结果对工程有指导意义。     

U形渠道正常水深的直接水力计算公式

针对水力性能优良的U形渠道,依据明渠均匀流基本原理,以过水断面水深恰好等于U形底弧弓高时断面过流量作为分界流量Qb,引入断面特征参数和无量纲相对正常水深,采用麦考特优化法,以离差平方和最小为目标,利用SAS软件编程,通过最优化拟合建立了U形渠道正常水深直接水力计算公式。通过误差分析表明,所建公式在渠道过流量Q小于分界流量Qb时,计算相对误差绝对值均小于0.44%;渠道过流量Q大于分界流量Qb时,计算相对误差绝对值均不超过1%,可见公式具有较高的精度,且物理概念清晰、计算方便快捷;该公式不仅可用于解决宽浅式渠道正常水深水力计算,也适用于窄深式渠道正常水深的水力计算,具有较强的通用性,可为渠道工程设计和运行管理提供理论依据和有益参考。     

基于遗传算法的树状灌溉管网优化设计

针对树状灌溉管网优化设计的特点,以管网投资最小为优化目标,提出了一种符合实际且能结合设计人员经验的灌溉管网优化布置,并利用基于整数编码的遗传算法进行求解,减少了非可行解的产生。并编制了matlab优化设计程序,通过实例进行验证,并与相关生成树算法进行比较,研究表明,该方法可获得较优的设计方案。     

基于有限元分析的卷盘式喷灌机双喷枪支撑结构研究

针对卷盘式喷灌机单根悬臂梁式双喷枪支撑结构在加长悬臂时刚度不足的问题,利用ANSYS软件构建有限元模型进行双喷枪支撑结构的强度和刚度分析,首先分析单悬臂梁支撑结构的悬臂极限长度,在此基础上,将单根悬臂梁支撑结构改进成桁架式悬臂梁支撑结构,再利用ANSYS软件分析改进后结构的极限长度,结果表明:单根悬臂梁式双喷枪支撑结构的极限臂长为3.4 m,改进后结构的极限长度为21 m,表明改进后支撑结构使悬臂长度显著增加。最后,根据ANSYS机构设计结果,制作了桁架式悬臂梁支撑结构实物,该实体已经应用于实践。同时,研究结果可为指导用户制作不同长度双悬臂支撑结构。     

渭北地区苹果高产灌溉制度研究

根据１９９６年￣１９９８年陕西省淳化县泥河沟流域试验区田间试验资料研究了在小管出流灌水条件下,苹果耗水量与产是,质量的关系,根据苹果全生育期水量平衡原理,确定耗水量,并结合理论公式推算不同频率年的耗水规律,分析确定了最佳耗水量与最佳灌溉定额,最后提出渭北地区苹果高产的灌溉制度;灌水定额３３０ｍ＾３／ｈｍ＾２,灌水次数最多８次,最少１次。     

混凝土薄壳球形水窖结构的优化设计

【目的】分析球形水窖空间结构的应力分布情况并进行几何尺寸优化,避免建设者根据经验来确定球形水窖的厚度、构造及混凝土标号,以节省建窖材料,同时防止应力不足而发生破坏。【方法】利用基于ANSYS平台新开发的窖体有限元分析软件,对实际中窖壁厚度为4和11 cm的混凝土薄壳球形水窖进行空间结构应力分析,同时以水窖耗材量最小为目标函数,以许用应力和变形量为约束条件,对其进行几何尺寸优化。【结果】计算得出窖壁厚度为4和11 cm的水窖最大拉应力分别为1 380.00和447.31 kPa,最大压应力分别为5 153.20和1 896.70 kPa;优化出空窖不利工况下容积为20,30和40 m3的球形水窖窖壁最佳厚度,即栗钙土地区分别为0.051,0.061和0.065m,黄土地区分别为0.050,0.059和0.062 m。【结论】经软件优化计算后的球形水窖结构,既能满足强度和刚度的要求,同时也最大限度地节约了材料用量;利用新开发的窖体结构优化分析软件,能够对球形水窖进行空间应力分析与结构优化,可以作为球形水窖设计软件。     

基于流量偏差率的滴灌毛管管径简易设计

满足灌水均匀度设计标准与额定流量的滴灌毛管管径优化设计是滴灌毛管水力设计的重要内容。该文以流量偏差率为灌水均匀度设计标准,提出一种简易的滴灌毛管管径水力设计方法。通过改变单向和双向滴灌毛管流量偏差率解析公式的形式,提出一个新的管径设计参数。基于能坡线法,建立参数与坡降比参数的关系,并绘制和构建相关图形和计算公式。结果表明：当流量指数分别取值为1.75、1.69和1.00时,单向毛管管径的设计参数取值分别为?1～≤2.801,?1～≤2.859和?1～≤4;双向毛管管径的设计参数取值分别为0～≤3.143,0～≤3.183和0～≤4。满足流量偏差率设计标准和灌水器额定流量时,单向毛管管径将有1或2个设计值,双向毛管管径将有1、2或多个设计值。根据参数的取值范围,以坡降比参数为设计变量,推导了均匀坡下单向和双向毛管管径的计算公式。此外,进一步简化了滴灌毛管进口工作水头的计算公式。当已知设计流量,流量偏差率设计标准,毛管管长等参数时,可以按照设计步骤直接计算滴灌毛管管径和进口工作水头,无需进行任何复杂的试算。设计案例1表明在多数地形条件下,利用该文方法设计单向毛管的结果与传统方法设计结果的相对误差不超过4%;设计案例2表明该文方法设计双向毛管的结果与其他2种常用方法设计结果的最大相对误差为4%。因此,从工程实践角度,利用该方法设计的滴灌毛管管径和进口工作水头与其他传统方法设计结果非常接近。相比于传统设计方法,该方法简便实用,可以直接应用于滴灌工程设计。该研究可为改进滴灌毛管优化设计提供理论依据。     

基于能坡线法的微灌双向异径毛管设计

根据最佳支管位置是位于使两侧毛管灌水器平均工作压力相等处的定义,基于能坡线法推导了微灌双向异径毛管的最佳支管位置、进口工作压力、水力流量偏差系数及极限管长的计算公式,并给出了最佳支管位置参数的数值表。以此为基础,提出了3种常见设计情况下的微灌双向异径毛管设计步骤。通过3个设计实例表明:该方法准确可靠,可以简便快速地设计各种均匀坡条件下的微灌系统双向异径毛管,提高微灌工程设计效率。     

膜片式多孔管灌水技术研究

为了解决滴灌系统造价高、耗能高,渗灌系统易堵塞、堵塞后难发现、难检修的缺点,本文研究提出了一种新型的果园节水灌溉技术—膜片式多孔灌溉水技术。通过对不同孔径、孔距的毛管,在不同水压力下毛管泄流量的测定,确定出水压力与单孔泄流量的关系为q=kH~X,然后利用勃拉修斯公式计算最大毛管长度,表明允许毛管长度与孔径、孔距关系非常密切;采用计算所得的毛管长度,现场测试其流量偏差率,测度结果总体能够满足要求,膜片式多孔灌能够在经济比较落后,水源缺乏且有微小水源的干旱地区使用。