多进口迷宫滴头的进口结构设计及水力特性的模拟研究

摘要

滴灌是目前在国内外广泛应用、节水灌溉质量较佳的灌溉技术之一,在美洲、欧洲、澳洲、亚洲等一些发达国家的干旱地区农业种植中得到了普遍应用。近三十年来,我国也对滴灌技术的发展投入了大量的财力、物力和人力,并得到了较快、较好地发展。影响滴灌技术发展的关键在于滴头的性能,其性能对滴灌节水效果有着重大的影响。然而滴头流道具有细而长且多转折的特点,其结构在宽度方向上的尺寸细小,介于微观尺度和宏观尺度之间,而在长度方向上不仅可以达到100mm左右。这就流道内流动状态复杂,研发和制造要求极其严格。我国对滴灌技术采用的是先引进,后消化,再创新的方法,已有部分自主开发的滴灌产品推向市场,但是产品质量创新能力还跟不上国外先进滴灌技术。
　　针对目前滴灌产品自主开发能力的不足,新型滴灌产品较少,本文采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法,并结合试验验证,对新型多进口迷宫滴头的进口结构设计、水力性能试验等几个方面进行全面深入的研究。
　　首先,本文建立了多进口迷宫滴头数值模拟的CFD模型,通过对滴头水力性能的实测值与FLUENT软件求解器不同设置方式的数值模拟的结果进行对比分析,得到准确度较高的设置方式。然后,通过FLUENT数值模拟可视化分析对根据经验设计的多进口迷宫滴头的进口流道结构进行优化设计,以减少实物试验,缩短开发周期,降低开发成本。最后,研究多进口流道各个多进口流道结构参数对滴头流态指数和流量的影响规律,并验证了多进口迷宫滴头的抗堵塞性,从而证明了通过FLUENT数值模拟对进口流道结构设计优化的可行性。
　　研究结果表明:所设计的多进口迷宫滴头在具有合适额定流量的同时具有较优的流态指数和较强的抗堵塞性能;所使用的FLUENT数值模拟方法可以为新型滴头结构设计及优化提供有价值的参考依据。

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1 绪 论

1.1 滴灌滴头研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目标和内容

2 多进口迷宫滴头水力性能的CFD模拟准确度影响研究

2.1 多进口迷宫滴头流道内流场的FLUENT数值模拟

2.2 试验设计与方法

2.3 结果分析与讨论

2.4 本章小结

3 多进口迷宫滴头进口流道结构优化设计

3.1 影响多进口迷宫滴头进口流动状态因素分析

3.2多进口流道结构参数对进口流量的影响

3.3 本章小结

4 多进口迷宫滴头进口结构对工作性能的影响

4.1 多进口流道结构参数对水力特性的影响

4.2 多进口流道结构参数对流量的影响

4.3 多进口流道迷宫滴头的抗堵塞性能

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献