為了提高支管射流三通水力性能,改善滴灌的灌水均勻性,基于CFX數(shù)值模擬技術(shù),對進(jìn)口寬度為15 mm的支管射流三通進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化.選取位差、劈距、劈尖半徑和側(cè)壁傾角為影響因素,通過四因素三水平正交設(shè)計(jì)了9組模型,邊界條件設(shè)定為進(jìn)口壓力100 kPa.選取支管射流三通出口設(shè)計(jì)流量為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),支管射流三通最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸為位差5.5 mm、劈距113 mm、劈尖半徑13 mm、側(cè)壁傾角10°.此結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)下的支管射流三通水力性能試驗(yàn)結(jié)果表明:在進(jìn)口水壓為100 kPa時(shí),支管射流三通脈沖頻率為148次/min,水頭壓力振幅為37.9 k Pa,水頭壓力損失為16.7 kPa,出口流量為0.698 L/s;支管射流三通所接滴灌帶長度為60 m時(shí),與普通支管三通相比,支管射流三通的灌水均勻系數(shù)提高了2.78%,流量偏差率降低了4.72%.該研究可為射流技術(shù)在脈沖滴灌系統(tǒng)的研究、開發(fā)與應(yīng)用提供理論依據(jù). 

【文章來源】：排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2020,38(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

射流脈沖三通結(jié)構(gòu)圖

用UG軟件對支管射流三通進(jìn)行三維造型，導(dǎo)入ICEM-CFD進(jìn)行網(wǎng)格劃分．對象結(jié)構(gòu)由二維平面拉伸而成，拉伸距離為30 mm，結(jié)構(gòu)較簡單，因此采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格．根據(jù)支管射流三通結(jié)構(gòu)尺寸，選擇網(wǎng)格的最大高度為2，生產(chǎn)網(wǎng)格總數(shù)約為1.03×106，網(wǎng)格質(zhì)量為0.32，網(wǎng)格劃分如圖2所示．在CFX數(shù)值模擬中，選擇計(jì)算模型將起到關(guān)鍵性作用．RNG k-ε模型[11]在推導(dǎo)過程中根據(jù)能譜分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)觀點(diǎn)，采用了重整化群理論，并且考慮到了湍流旋渦，使得RNG k-ε模型比k-ε模型有更高的可信度與計(jì)算精度．由于支管射流三通中位差對水流有負(fù)壓影響，在控制道出口處存在湍流旋渦，因此數(shù)值模擬選擇RNG k-ε模型．

設(shè)計(jì)了一種灌水小區(qū)，其由1個(gè)支管射流三通、6個(gè)毛管射流三通以及滴灌帶組成，毛管射流三通之間的間距為1 m，滴灌帶單根鋪設(shè)長度為60 m，如圖3所示．以本脈沖灌水小區(qū)水力設(shè)計(jì)方法下的支管射流三通設(shè)計(jì)出口流量為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在9組正交試驗(yàn)中選取出口流量與之最接近的一組模型為最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)．支管射流三通出口設(shè)計(jì)流量計(jì)算方法:單根滴灌帶鋪設(shè)長度為60 m，滴頭間距為0.3 m，則每條滴灌帶有200個(gè)滴頭．滴灌帶滴頭正常壓力下的出水量為2.1 L/h，則支管射流三通單側(cè)出口流量為2 520 L/h，換算成的流量為0.7 L/s．根據(jù)流量-壓力公式，支管射流三通出口壓力為64.99 k Pa．由于從支管射流三通出口到滴灌帶滴頭沿途存在水頭損失，水頭計(jì)算公式為hw=hf+hj，其中hf和hj分別為沿程和局部水頭損失．圓管均勻流沿程水頭損失的基本公式為達(dá)西-魏斯巴赫公式，即

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3450902