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1、滴头水力性能与抗堵塞性能试验研究【摘要】:滴头是滴灌系统最为关键的部件之一，因此，对滴头水力性能和抗堵塞性能的 研究有着极为重要的意义。本文的研究内容和实验结果分析主要包括5个部分：（1）研制开 发了一种灌水器水力性能和抗堵塞性能实验测试装置。该装置既能测定灌水器的水力性能 （包括流量压力关系、水温对流量的影响、灌水器制造偏差等），又能测定灌水器的抗堵塞性 能（包括物理堵塞和化学堵塞）。（2）对7种典型流道结构形式的滴头分别在不同流道长度下 的水力性能进行了研究。比较了不同结构形式滴头的流态指数和相同工作压力和流量下的流 道长度与流道截面积，分析了其抗堵塞性能，得出了较佳的几种流道结构，并建立
2、了描述滴 头流量与工作压力及流道长度之间关系的函数模型。（3）以齿形流道结构中齿角度、齿间距、 齿高、流道深度为实验因素，每个因素选用4个水平，进行正交实验，研究了齿形流道结构 参数对滴头水力性能的影响。根据实验结果分析了各因素之间的最优组合，分析了各因素对 滴头流态指数、滴头流量的影响显著性，并在流道长度一定的情况下，建立了 10m工作水 头下滴头流量与流道结构参数之间的模型。（4）在参考ISO抗堵塞实验国际标准草案的基础 上，制定了抗堵塞实验方案，研究了齿形流道结构参数对滴头抗堵塞性能的影响。根据抗堵 塞实验结果，分析了各参数之间的最优组合和各因素对滴头抗堵塞性能影响的显著性。此外, 还分
3、析了流道宽度、滴头流量与齿形滴头抗堵塞性能之间的内在关系 （5）根据水工模型定 律，放大滴头原型，探索了其与滴头原型的水力相似性。滴头堵塞研究现状及预防措施【摘要】:作为一种高效的节水灌溉技术，滴灌被广泛应用于大出、果园和温室。然而在应 用过程中，滴头堵塞问题却严重限制了这一先进灌水技术的推广和应用。针对这一-现象，就滴 头产生堵塞的机理、堵塞类型等及应采取的预防措施进行了探讨与总结。滴灌灌水器水力特性及抗堵塞研究迷宫流道结构灌水器的抗堵塞性能与水力性能上要受流道结构参数与同体颗粒特性的影响。木文以齿形流 道、梯形流道为上耍研究对象,以流道转角、流道高，流道宽、偏差量及梯形流道上底宽为上耍结构
4、参数，首 先应用CFD单相流数值模拟技术对不同结构参数灌水器流道水力性能进行模拟，分析了不同结构参数对流 态指数和流量系数的影响，共次，应用CFD两相流（含沙量为1%）数值模拟技术分析了结构参数对含沙量分布 规律和抗堵塞性能的影响，然后，应用PIV nf视化测试方法测试了固体颗粒在流道内运行轨迹及速度,分析了 影响固体颗粒运动特性及流道内流体流态的基本因素，最后，对上述流道结构形式通过模具加匸及滴灌带试 制，进行了标准化测试（GB/T 17187-1997农业灌溉设备滴头技术规范和试验方法与ISO标准ISO /TC23 / SC18 /WG5N4短周期堵塞测试程疗：）,测试结果验证了 CFD模
5、拟结果，并提出了迷宫结构流道灌水器的抗 堵塞设i十方法。通过上述研究，本文取得了以下上耍结论:1、梯形流道上底宽对流量系数和流态指数影响显 著,且与流态抬数和流量系数呈止相关关系;流道转角对流态指数的影响显著，且与流态抬数和流量系数呈负 相关关系。其它参数如偏差量、流道髙、流道宽等对流量系数和流态指数的影响不显著，流道宽、偏移量b 流态指数呈负相关关系，流道高与流态指数呈正相关关系;流道宽、偏移量、流道高丄j流量呈正相关。2、流 道内最大含沙量的数值随结构参数的变化而变化,当最大含沙量增加时，增加了灌水器被堵塞的几率,降低了 止常灌水夭数。CFD模拟结果耳样品试验结果具冇较高的一致性，说明CF
6、D I占I液两相流数值分析灌水器抗 堵塞性能是可行的。在流道结构参数中,流道转角对灌水器的水力性能利抗堵塞性能仃显著影响，当转角为6 0。时，灌水器流态指数相对较小，而抗堵塞能力相对较强,建议迷宫流道灌水器设计时宜采用60。转角。3、按 照流道内较小含沙量等值线修改流道结构，消除部分含沙量较高的迎水血、背水面等流道拐角部位，并对修改 的流道进行标准化,比较流道尺寸和水力性能，选择最优流道作为新的流道结构，能大幅下降流道内部的含沙 量，増加灌水器冇效灌水犬数，提高了灌水器的抗堵塞性能,而且丄丿修改前的流道相比，其水力性能也有所改善, 此方法对提高灌水器抗堵塞性能提供了新的思路。4、对比分析不同肖
7、径和不同密度的尚体颗粒运动轨迹线、 速度线和路程的CFD模拟利PIV观测结果，表明CFD模拟和PIV观测流道内的颗粒运动规律比较接近,PI V观测颗粒运动时更加靠近水流的主流区因而可以获得较长时间的高速,但无法观测到整个流道的固体颗粒 运行轨迹，而CFD却能对整个流道进行模拟。因此，对于流道内的颗粒运动分析应当结合两者的特点。通过 PIV观测可知随着流道转角、流道宽增加，颗粒运动越紊乱，颗粒在流道内的运动时间、平均速度和路程越长; 而偏差量对颗粒运动的影响耳转角的影响接近,只是当偏差量较大时，颗粒可直接从两齿尖肖接通过,而很少 进入漩涡区，而颗粒一旦进入漩涡区侧其运动时间将大大加长，平均运动速度下降漩道高对颗粒运动的影响 不明显。公式q =khx I中，x是流态指数，反映灌水器流量对压力变化的敏感程度，在0到1 Z间，x越大，流量 对压力的变化越敏感。
