【摘要】：全球很多地方正在面臨水資源短缺的問題,我們國家的水資源更是嚴重匱乏。發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè),節(jié)約灌溉用水、提高灌溉水的利用率是推動我國農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的一項重要課題。滴灌技術(shù)作為一種先進的微灌方法,具有節(jié)能、節(jié)水、高產(chǎn)等優(yōu)點,是解決用水緊缺最為有效的農(nóng)業(yè)灌溉方式之一。灌水器可以消耗毛管中水流壓力,使其緩慢、穩(wěn)定、均勻地流出,是滴灌系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。流道構(gòu)造對灌水器水力性能影響較大,水力性能的優(yōu)劣又直接決定了灌水質(zhì)量。迷宮流道灌水器正是由于其復雜的流道邊界及其造價相對較低被廣泛使用。目前諸多學者針對迷宮流道某一結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對灌水器水力性能的影響進行研究,但對在迷宮流道內(nèi)加齒后形成的灌水器水力性能鮮有研究。為了改善矩形迷宮流道灌水器內(nèi)水流流速的分布,提高其消能效率和抗堵塞性能,本文提出了一種具有內(nèi)齒的單齒型矩形迷宮流道灌水器,以期為制作高水力性能灌水器提供一定的依據(jù)。利用FLUENT軟件對單齒型矩形迷宮流道與目前常用的矩形迷宮流道進行數(shù)值模擬計算,得到了壓力~流量變化關(guān)系、水流流速分布、不同位置處漩渦區(qū)內(nèi)的特性指標。通過分析以上模擬數(shù)據(jù)可得到以下結(jié)論:1)在目前常用的矩形迷宮流道灌水器內(nèi)無渦處加齒后改變了流道內(nèi)主流區(qū)與旋渦區(qū)的分布,灌水器流量系數(shù)及流態(tài)指數(shù)均有減小。2)在目前常用的矩形流道內(nèi)漩渦處加齒得到的單齒型矩形流道,當加齒處的流道過流斷面面積與入口處過流斷面面積之比達到25%左右時,其流態(tài)指數(shù)才比加齒前矩形流道的流態(tài)指數(shù)小,此時流道內(nèi)的齒高對灌水器的水力性能才有提高作用。3)就水力性能而言,在目前常用的矩形流道內(nèi)的流道下邊壁處(無渦處)加齒得到的單齒型矩形流道灌水器優(yōu)于在矩形流道上邊壁處(漩渦處)加齒得到的單齒型矩形流道灌水器。4)在同一種尺寸的矩形流道內(nèi)加齒,隨著齒高的增加,流量系數(shù)和流態(tài)指數(shù)均減小,灌水器內(nèi)流量波動減弱,流量對壓力的敏感程度減弱,有利于灌水質(zhì)量提高。5)若流道內(nèi)加齒處的過流斷面比保持相同,流道尺寸越大將導致流道內(nèi)加齒高度增大,流量系數(shù)變大,灌水器的流量波動就越大。6)對單齒型矩形流道與加齒前矩形流道的流態(tài)指數(shù)定量比對發(fā)現(xiàn),流態(tài)指數(shù)減小程度最大的為在矩形流道無渦處加齒得到的e15型灌水器,其中流態(tài)指數(shù)降低13.3%,這表明對于尺寸較大的矩形迷宮流道灌水器,在無渦處加齒后流態(tài)指數(shù)降低的程度增大。7)相同入口壓力下,單齒型矩形流道的水頭損失系數(shù)大于矩形流道;并且迷宮流道灌水器水頭損失系數(shù)隨壓力水頭的變化趨于平穩(wěn)。8)保持流道內(nèi)最小過流斷面面積一致,對單齒型矩形迷宮流道與矩形迷宮流道進行對比發(fā)現(xiàn),矩形流道內(nèi)的漩渦區(qū)主要位于流道上下邊壁處,單齒型矩形流道內(nèi)漩渦區(qū)主要位于齒的兩端。加齒流道內(nèi)流線分布密集,流速較大,漩渦區(qū)內(nèi)流場紊動強烈,流道內(nèi)漩渦區(qū)個數(shù)增多,面積增大。因此單齒型矩形迷宮流道局部水頭損失增大,其消能效果更為明顯。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S277.9

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