微灌双向流消能压力调节器水力性能试验研究

摘要

在微灌系统中压力调节器是重要的调压设备，其作用是提高系统灌水均匀性和管道的安全性。研发的新型微灌压力调节器，是通过产生正逆双向水流来消除多余压力，与传统压力调节器相比具有制造成本低、消能效果好和使用寿命长的特点。主要成果如下：
　　 (1)设计出了四种结构类型的压力调节器，并分别制作了样机，通过室内试验，得到了压力与流量的关系，探究了各自的水力性能，从中筛选出了一种流态指数小，调压稳流效果良好的Ⅰ型压力调节器，对其进行深入研究。
　　 (2)采用Fluent模拟软件，选择六面体形状作为网格划分单元，创建三维实体网格模型，设置计算模型求解器，指定计算区域的边界条件、操作环境和流体物理性质；比较标准k-ω和标准k-ε湍流模型，分别采用这两种物理模型计算，对比它们的适用性，最终确定标准k-ε湍流模型在计算精度和计算时间方面更加优越。
　　 (3)针对结构Ⅰ型压力调节器，利用均匀设计方法，设计出了6种参数组合方案，采用样机试验与数值模拟相结合的方法，研究其水力性能，利用图像后处理软件Tecplot对模拟数据进行图像处理，得到压力调节器的内部流场图，对压力与流量分布进行可视化研究，分析了双向水流的消能机理。
　　 (4)以边壁距离、过水孔径、空间角和装置间距等作为Ⅰ型压力调节器结构参数，采用均匀设计方法获得10种不同参数组合方案，采用数值模拟方法，分析其水力性能。利用回归分析方法，建立结构Ⅰ型压力调节器各影响因素与流量、流态指数之间的量化关系。同时对各个结构参数分别进行了显著性分析，确定了六种参数对压力调节器水力性能的影响都很显著，并对各自的影响程度进行比较，结果表明，六种结构参数对压力调节器水力性能影响的显著性由大到小依次为过水孔径b、装置间距d、空间角C2、空间角C1、边壁距离α2、边壁距离α1。