【摘要】：Y型網(wǎng)式過濾器作為一款農(nóng)業(yè)灌溉領域常用的過濾設備,其性能影響整個微灌系統(tǒng)的正常使用。網(wǎng)式過濾器的性能分為水力性能、過濾精度和抗堵能力。過濾器內(nèi)部的水沙運動復雜且多變,初始狀態(tài)下沙粒分布的不均導致濾芯產(chǎn)生局部堵塞,改變了水流流態(tài)并進一步影響后續(xù)沙粒運動和分布。本文以CFD-DEM(Computational fluid dynamics,CFD,Discrete Element Method,DEM)耦合模擬Y型網(wǎng)式過濾器內(nèi)部流場變化與沙粒運動及分布,直觀的反映了濾芯對水流的流動阻力特性與對沙粒運動分布影響。(1)過濾器內(nèi)部存在明顯的回流區(qū)、旋渦區(qū)及滯流區(qū),導致各過濾面流速不均,出口一側流速大,進口一側流速小,兩者相差39%。濾網(wǎng)兩側的壓差占總壓差的77%。網(wǎng)面流量呈階梯分布,最大流量8.21L/h~(-1)位于出口側濾網(wǎng)上端,最低流量1.71L/h~(-1)位于進口側濾網(wǎng)中心,前者是后者的5.9倍;(2)隨著時間的變化,過濾器內(nèi)流場變化明顯,沙粒堆積依次出現(xiàn)在出口側下端面、出口側上端面、進口側下端面、進口側上端面上,最終布滿整個濾芯。在濾芯的4個過濾面中,出口側上端面流速大而沙粒堆積最少,進口側上端面流速小而堆積最多,由此可見出口側上端面具有更好的過濾性能,可適當提高該處過水面來提高過濾器過濾效率。(3)對于通過濾網(wǎng)的顆粒(d190μm),入口流速越高,顆粒通過點越集中;對于攔截顆粒(d190μm),當粒徑接近孔徑190μm時,顆粒穩(wěn)定附著在濾網(wǎng),增加入口流速使顆粒向側面濾網(wǎng)聚積并產(chǎn)生局部堵塞,粒徑孔徑比大于2時,顆粒在內(nèi)腔中不停運動,難以穩(wěn)定附著在濾網(wǎng);降低入口流速將提高顆粒分布的均勻程度,延長過濾器高效段時間,減少沖洗難度。隨著流速的增加,循環(huán)流沖擊力增大,網(wǎng)面捕獲的泥沙數(shù)量與平均粒徑減少,堵頭內(nèi)泥沙數(shù)量與粒徑增大,導致網(wǎng)面泥沙的分布集中,網(wǎng)面清潔度增大,抗堵塞性能提高,容易產(chǎn)生局部堵塞,過濾性能。綜合分析,流速0.5m/s以上過濾器性能無明顯差別,故0.5m/s為最經(jīng)濟流速。綜上所述,由于網(wǎng)式過濾器的堵塞受水沙運動影響,而水沙運動又受到泥沙粒徑、過濾速度等影響的綜合影響,故結構設計上應多采用平順的過渡結構,避免產(chǎn)生滯流區(qū)和集中過流,并實際生產(chǎn)時應根據(jù)需求和設備運行情況選用合適的過濾速度。
【圖文】：

昆明理工大學碩士學位論文9第二章材料與方法2.1試驗材料與方法2.1.1試驗材料在昆明理工大學農(nóng)業(yè)與食品學院內(nèi)進行網(wǎng)式過濾器性能的相關試驗，室內(nèi)溫度保持在20°c左右，試驗分為清水試驗與渾水試驗，兩者均采用同一套系統(tǒng)。試驗裝置如圖1所示，由水箱、潛水泵（額定揚程20m，額定流量30.0m3/h，功率3.0kW）、網(wǎng)式過濾器、壓力表、流量計以及相應的管道連接件組成。圖2.1網(wǎng)式過濾器平臺實驗設計圖1、水箱;2、潛水泵;3、閥門;4、減壓閥;5,流量計;6,壓力表;7、過濾器;8、取樣口;9,回流管Figure2.1.Schematicdiagramoftheexperimentalsetup試驗用土：取云南地區(qū)常見的紅壤土，通過反復水洗和烘干去除土壤中含有的懸浮雜質(zhì)，渾水實驗時選用的試驗用土的粒徑孔徑比應當在0.34~2.7之間，相應的根據(jù)網(wǎng)式過濾器的精度200μm選擇過濾精度為125μm與400μm的篩網(wǎng)對土樣進行篩分。將得到篩分后的土樣進行烘干，后與市面上購置的石英砂（80目）按1:1的比例攪拌形成實驗用泥沙。試驗用清水：取自城市用自來水，密度為998kg/m3，粘度0.001kg/m·s，，呈偏酸性，不與濾網(wǎng)發(fā)生化學反應。

昆明理工大學碩士學位論文11的散射光是有大顆粒引起的；大角度(θ1)的散射光是由小顆粒引起的。通過不同角度的散射光的分析的強度就可以計算出相應粒徑顆粒的數(shù)量和百分比。激光粒度儀因此具有精度高、重復性強，測量范圍廣、速度快的特點[64]。本文使用英國Malvern儀器有限公司生產(chǎn)的2000型激光粒度儀測量試驗用渾水中泥沙粒徑分布，其測量范圍為0.02~2000μm，精度為1%。圖2.2試驗渾水泥沙粒徑分布圖Fig.2.2Distributionofsedimentparticlesizeinexperimentalsandywater表2.1試驗渾水泥沙粒徑特征參數(shù)Table2.1Characteristicparametersofsedimentparticlesizeinexperimentalsandywater特征參數(shù)D10D50D75D90粒徑（μm）125.14278.19373.25462.86通過激光粒度儀測量試驗渾水中的顆粒分布，如圖2所示為試驗渾水中的顆粒粒徑分布，類型為累計百分比曲線，其橫坐標為顆粒的粒徑，縱坐標為累計質(zhì)量百分比。表1為試驗渾水泥沙粒徑特征參數(shù)，累計質(zhì)量百分比50%對應的顆粒粒徑稱為D50，同樣累計質(zhì)量百分比90%對應的顆粒粒徑稱為D90，上述兩者均為表征顆粒粒徑分布的重要參數(shù)。2.1.3過濾器的清水試驗清水試驗又稱為水力性能試驗目的在于通過試驗測量的手段求解網(wǎng)式過濾器的過流量與水頭損失之間的關系式并與數(shù)值模擬的擬合結果進行對比，分析數(shù)值模擬與實際模型之間的差異大校調(diào)節(jié)閥門使網(wǎng)式過濾器在額定流量下正常運行，此時網(wǎng)式過濾器兩端的壓力表之差即為網(wǎng)式過濾器的額定水頭損失。根據(jù)網(wǎng)式過濾器的額定水頭損失選取實驗變量，調(diào)節(jié)閥門使網(wǎng)式過濾器的兩端壓差達到實驗變量值。選用體積法測量過濾器的過流量，每次試驗持
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S277.9

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本文編號：2678586