【摘要】：脈沖滴灌是一種抗堵塞性能強(qiáng)、灌水均勻度高的灌溉技術(shù),受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注與應(yīng)用。現(xiàn)有的脈沖滴灌一般利用電子脈沖裝置、脈沖電磁閥或橡膠、彈簧等形成脈沖水流,造價(jià)較高,使用維護(hù)較為不便,限制了脈沖滴灌的推廣及使用。本文基于射流的附壁和切換原理設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低,灌水均勻性高的支管射流脈沖三通,確定了其基本結(jié)構(gòu)尺寸,并對(duì)支管射流脈沖三通內(nèi)部流場(chǎng)狀態(tài)進(jìn)行了分析。結(jié)合前人研究的毛管射流脈沖三通及當(dāng)前開(kāi)發(fā)的支管射流脈沖三通,搭建的脈沖滴灌灌水小區(qū),同普通滴灌灌水小區(qū)進(jìn)行水力性能對(duì)比研究,并分析脈沖滴灌灌水小區(qū)的脈沖性能。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:(1)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了支管射流脈沖三通,確定了其基本結(jié)構(gòu)寸尺,分別是:噴嘴寬度為15mm,側(cè)壁夾角為10°,位差為5.5mm,劈距為113mm,分流劈半徑為13mm,控制管長(zhǎng)度為340mm,控制管的寬度為9mm,出口流道寬度為18mm。分析了支管射流脈沖三通內(nèi)部流場(chǎng)變化過(guò)程,揭示了主射流在流道內(nèi)附壁切換過(guò)程、控制道能量傳遞過(guò)程、低壓渦流區(qū)壓力的變化過(guò)程。提出了支管射流脈沖三通的設(shè)計(jì)方法,得出結(jié)論:出口邊界條件一定時(shí),位差太大或太小以及劈距太大,三通都不能產(chǎn)生脈沖水流;當(dāng)三通尺寸確定后,進(jìn)口水頭太小、出口管道流公式流量系數(shù)過(guò)大或過(guò)小,三通都不能產(chǎn)生脈沖水流。(2)構(gòu)建了四種灌水小區(qū),分別是Ⅰ號(hào)灌水小區(qū)(支管和毛管均是脈沖射流三通)、Ⅱ號(hào)灌水小區(qū)(支管是脈沖射流三通,毛管是普通三通)、Ⅲ號(hào)灌水小區(qū)(支管是普通三通,毛管是脈沖射流三通)、Ⅳ號(hào)灌水小區(qū)(支管和毛管均是普通三通),試驗(yàn)研究了灌水小區(qū)的脈沖水力特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn):灌水小區(qū)進(jìn)口壓力和毛管鋪設(shè)長(zhǎng)度相同時(shí),Ⅰ號(hào)灌水小區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均流量最小,Ⅳ號(hào)灌水小區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均流量最大;壓力條件一定時(shí),毛管長(zhǎng)度增加,灌水小區(qū)進(jìn)口流量也隨之增加;毛管鋪設(shè)長(zhǎng)度相同時(shí),灌水小區(qū)進(jìn)口流量隨壓力增大而增大。四種灌水小區(qū)中,進(jìn)口壓力和毛管鋪設(shè)長(zhǎng)度相同時(shí),Ⅰ號(hào)灌水小區(qū)灌水均勻性最好,Ⅳ號(hào)灌水小區(qū)灌水均勻性最差,Ⅱ、Ⅲ號(hào)灌水小區(qū)居于中間。Ⅰ號(hào)灌水小區(qū)灌水均勻系數(shù)平均值比Ⅳ號(hào)灌水小區(qū)提高了2.56-3.32個(gè)百分點(diǎn),流量偏差率降低了5.06-8.20個(gè)百分點(diǎn)。(3)Ⅳ號(hào)灌水小區(qū)是脈沖滴灌灌水小區(qū),對(duì)其進(jìn)行了脈沖特性分析。得出結(jié)論:灌水小區(qū)進(jìn)口壓力在9.5-15.5m時(shí),毛管射流脈沖三通水頭損失在0.6-1.9m之間,水頭振幅在1.5-6.1 m之間,脈沖頻率在200-235次/min;支管射流脈沖三通水頭損失在0.7-2.0 m之間,水頭振幅在2.0-3.8 m之間,脈沖頻率在110-140次/min。毛管三通水頭振幅大于支管三通,毛管三通脈沖頻率大于支管三通。(4)分別擬合了支管和毛管射流脈沖三通進(jìn)口流量與水頭損失、水頭振幅與水頭損失、脈沖頻率與水頭損失、進(jìn)口水頭最大值與平均值的關(guān)系式,提出了脈沖滴灌灌水小區(qū)的脈沖參數(shù)設(shè)計(jì)方法。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S277.95
【圖文】：

滴灌支管射流三通與灌水小區(qū)脈沖水力特性研究毛管上用普通三通連接；第三組是支管上用普通三通連接接，第四組是支管和毛管上都用普通三通連接。最后，分構(gòu)參數(shù)對(duì)脈沖性能影響；射流三通灌水小區(qū)與普通三通灌水均勻系數(shù)和灌水流量偏差率的影響。技術(shù)路線過(guò)程圖如

速分布隨著向下游的發(fā)展逐漸發(fā)生變化，由于周圍流流的斷面面積持續(xù)擴(kuò)張，流量沿程增加而流速卻不斷嘴射出后，利用射流流體產(chǎn)生的流速對(duì)周圍氣體或液予動(dòng)量，周圍流體隨之一起運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為卷吸吸現(xiàn)象通常發(fā)生在液體或氣體運(yùn)動(dòng)空間較小的環(huán)境中散。根據(jù)流速與壓強(qiáng)理論，流速與壓強(qiáng)成反比，當(dāng)某時(shí)，該處的壓強(qiáng)就相應(yīng)的減小，流體內(nèi)部壓強(qiáng)低于周吸入流體內(nèi)。在 1935 至 1971 年，Brown 和 Crow 等擬序結(jié)構(gòu)的存在，射流在平面兩側(cè)交替產(chǎn)生的渦旋。附壁與切換壁現(xiàn)象在航天航空領(lǐng)域比較常見(jiàn)，射流的附壁效應(yīng)也。本文支管射流脈沖三通的設(shè)計(jì)運(yùn)用了射流的附壁與文中涉及到的相關(guān)附壁與切換理論。

壁面與射流之間出現(xiàn)低壓，進(jìn)而導(dǎo)致壁面與射流之間產(chǎn)生干存在一個(gè)低壓渦流區(qū)，正是由于這個(gè)低壓渦流區(qū)的存在，使得的壓力差，這樣射流的附壁流動(dòng)才能保持穩(wěn)定。如果射流只貼稱為單穩(wěn)，若射流貼附于兩側(cè)壁面穩(wěn)定流動(dòng)稱為雙穩(wěn)，本文設(shè)三通是雙穩(wěn)射流元件。由貼附于一側(cè)壁面流動(dòng)換向貼附于另一側(cè)壁面，這種現(xiàn)象稱為認(rèn)為附壁射流能夠?qū)崿F(xiàn)交替切換是由壓力動(dòng)能作用的結(jié)果[78-卷吸作用，而且射流的流體卷吸會(huì)使射流在附壁側(cè)產(chǎn)生一個(gè)封果低壓渦流區(qū)沒(méi)有貫穿的氣壓通道處于一個(gè)封閉的區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)象會(huì)一直穩(wěn)定的存在，這樣射流的切換也不會(huì)發(fā)生。若通流區(qū)和外側(cè)的壓力差，那么附壁一側(cè)的現(xiàn)象將會(huì)發(fā)生改變。例差，通過(guò)某種方式逐漸減小非附壁側(cè)的壓力增大附壁側(cè)的低壓變了射流兩側(cè)的壓力差，那么射流就會(huì)換向至另一側(cè)壁面。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2748678