微灌用新型沉沙池数值模拟与结构设计优化研究

摘要

泥沙水的净化技术一直是社会关注的热点问题，也是整个微灌系统至关重要的技术环节，水源中泥沙含量的多少直接关系到微灌系统是否能正常使用。当前，沉沙池的设置是净化处理水源中泥沙含量最有效的工程措施之一。在灌溉系统与来水水源之间设置沉沙池，净化处理水源中含量超过灌水器设计标准的泥沙及杂质，使河渠水等高含沙地面水源能够直接用于微灌系统，用以加大节水灌溉设备的市场容量和推广面积，促进我国微灌事业的蓬勃发展。
　　目前，对沉沙池水流流态的研究主要是通过模型试验的方法确定，模型试验较数值模拟来说更加形象直观，但是模型试验耗费较多的时间和资金。随着计算流体力学的发展和计算机性能的提高，越来越多的人利用数值模拟的方法对沉沙池的水流流态进行研究。应用数值模拟的方法可以预估物理试验中难以测量的参数，不需要大量的物理试验，对工作的可靠性和经济性有较大的改善。本文着眼于使用计算流体力学的方法对新型微灌用沉沙池的流态进行数值模拟。
　　本文以兵团直属二二二团微灌用新型沉沙池为研究对象，以计算流体力学软件FLUENT为平台，根据前人所测新型微灌用沉沙池物理模型试验的试验数据，运用CFD技术对此三维模型进行了数值模拟，显示了沉沙池流场中水流流态状况，并与物理模型试验的试验结果进行对比验证，检验了湍流模型及算法的可靠性；通过模拟并分析新型微灌用沉沙池水流流态，研究了增设调流墙及溢流堰情况下对新型沉沙池中水流流态的影响，为新型微灌用沉沙池的水力设计、改善沉沙池内部流态提供技术依据，为今后进一步研究提供参考。研究结果表明，利用该数学模型对新型微灌用沉沙池进行数值模拟是可行的，可以减小物理试验所带来的工程投资。

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第一章 绪论

1.1本课题的研究目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 沉沙池简介

1.4 计算流体动力学（CFD）概述

1.5 数值计算软件FLUENT介绍

1.6 本文的研究方法与研究内容

第二章 模型试验概况

2.1 新型微灌用沉沙池模型

2.2 调流墙对新型沉沙池水流流态的影响分析

2.3新型微灌沉沙池模型的溢流槽的设计方法

第三章 微灌用新型沉沙池三维数学模型和计算方法

3.1 湍流时均控制方程

3.2 湍流模型

3.3边界条件

3.4 网格划分

3.5计算流场的离散化

3.6本章小结

第四章 微灌用矩形沉沙池水流流态数值模拟

4.1 新型微灌用矩形沉沙池模型的建立及网格划分

4.2 数值模拟及结果分析

4.3 模型实验与数值模拟的对比分析

4.4本章小节

第五章 微灌用新型沉沙池结构优化设计数值模拟

5.1 溢流槽的结构优化设计

5.2 数值模拟及结果分析

5.3 调流墙的结构优化设计

5.4 数值模拟及结果分析

5.5 三维数值模拟数据分析

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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