低压管道灌溉放水阀的水力特性研究

摘要

进入21世纪后，随着技术的进步和经济的进一步发展，人类对节水、节地、生态、高产优质有了更高的要求，低压管道输水灌溉技术也成了现阶段农业发展的重要措施。要想加快发展速度，管材和配水装置的研究是最重要的两项，目前管材的研制已普遍受到重视，而配水装置的研制却是一个薄弱环节，严重阻碍了该项技术的推广应用，急需提出一种简易、低水头损耗、密封性良好的新型放水阀。
　　本文采用计算流体力学软件FLUENT，通过UG构建模型，采用四面体非结构化网格自动划分网格，计算采用气液二相流VOF模型，Standardk-ε紊流模型，以及SIMPLE算法。通过对下压式挡板放水阀中一种过流能力最大的工况建立三维数值模型，利用Flunet软件模拟的几组流量情况，得出计算模型可靠的结论。同时对比了不同流量下相同断面速度、流态、压强的差异，分析了可能的原因。通过对新型低压灌溉球型放水阀建立三维数值模型。利用Fluent模拟分析了在相同的工作水头下，不同转角下放水阀阀内的水流流态，水头损失和过流能力，分析得出球阀的的适宜工作的转角在0°至25°之间。同时模拟了相同过流流量下，球阀全开工况与下压式挡板放水阀全开工况的水头损失、压强的对比，分析得到球型放水阀无论是在工作环境的适应性、密封性能、过流能力还是减少水头损失上都比下压式挡板放水阀更具优势。
　　本文研究的结果将用于分析阀体结构内部水流情况，分析阀体内部对水流的阻力，为对进一步优化阀体结构减小水流阻力提供参考和依据。

目录

摘要

1．1 研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 低压管道输水灌溉技术及放水阀的发展现状

1．2．2 关于阀的紊流模型与数值模拟研究现状

1．3 本文研究方法和研究内容

第二章 控制方程和数值计算方法

2．1 控制方程

2．1．1 基本方程

2．1．2 计算模型

2．2 数值模拟计算过程

2．3 Fluent软件

2．4 网格划分

2．5 数值求解方法

2．6 SIMPLE流场数值计算方法

2．7 紊流数值模拟方法

第三章 下压式挡板放水阀的物理模型和数值模拟

3．1 物理试验对象介绍

3．1．1 试验对象介绍

3．1．2 试验方法

3．1．3 试验内容

3．2 下压式挡板低压灌溉放水阀试验工况及结果分析

3．2．1 下压式挡板放水阀试验工况选择

3．2．2 下压式挡板灌溉放水阀试验结果初步分析

3．3 下压式挡板低压灌溉放水阀模型验证

3．3．1 模型介绍

3．3．2 几何建模

3．3．3 模型边界条件

3．3．4 流场数值计算

3．4 数值模拟与物理试验对比分析

3．4．1 数值模拟结果和实测点位静压强值对比分析

3．4．2 数值模拟和实测结果的水头损失情况对比分析

3．5 本章小结

第四章 新型低压灌溉球型放水阀的数值模拟

4．1 模型的建立

4．1．1 几何模型

4．1．2 模型边界条件

4．2 流场数值计算

4．3 新型球型放水阀不同转角下的流场模拟与分析

4．3．1 模拟各个工况的数据

4．3．2 放水阀球阀数值模拟结果分析

4．4 球型放水阀与下压式挡板放水阀水流模型对比分析

4．4．1 两种放水阀水流流态对比

4．4．2 两种放水阀水头损失对比

4．4．3 两种放水阀紊动能对比

4．5 本章小结

5．1 研究结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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