流道结构参数对滴头水力性能影响的研究

    节水中心2009届硕士研究生文高峰，在导师牛文全副研究员的指导下，经过三年努力完成了流道结构参数对滴头水力性能影响的研究。

研究方向：节水灌溉新技术

摘  要

灌水器是滴灌系统的核心部件，滴头质量和性能的好坏直接影响滴灌系统的正常运行，直接影响着滴灌技术的节水效果，对流道结构参数与滴头水力性能关系的研究对提高滴灌的节水效果具有重要的意义。本文在研究了目前比较常用的几种迷宫流道滴灌灌水器后，选择锯齿型迷宫流道结构作为研究的基本流道结构，以流道长度、流道宽度及流道深度为主要流道结构控制参数，设计了15种不同结构形式的迷宫流道滴头。使用计算流体动力学技术CFD，滴头水力性能测试平台，PIV测试技术这几种研究方法，研究了流道的结构参数对滴头水力性能的影响，得出以下主要结论：

（1）实测流量与模拟流量有一定的偏差，但总体差异并不显著，模拟结果与实测结果基本吻合。因此利用CFD对滴头内部流场进行模拟是可行的，可以为滴头水力性能预测提供依据。

（2）根据滴头的流量-压力关系，分析了滴头流道结构参数对水头损失的影响。研究结果表明：15种滴头的水流流态为紊流。在压力相同的情况下，流道长度与水头损失系数 之间呈正相关关系，流道宽度和流道深度与水头损失系数 之间呈负相关关系。压力的变化对水头损失系数有一定的影响。

（3）对滴头流道结构参数与滴头水力性能参数的关系进行分析，结果表明当其它结构参数保持不变时，流量系数随着流道长度的增大而减小，随着流道宽度与流道深度的增大而增大。滴头流态指数基本不受流道长度?流道宽度和流道深度的影响。低压情况下滴头的水力性能优于高压情况下滴头的水力性能。

（4）在对滴头的数值模拟结果和PIV测试结果研究后得出，流道内部流速分布复杂，存在流速高速区和低速区，低速区容易产生堵塞。通过流道结构参数的改变，减小或者消除低速区有助于提高滴头抗堵塞性能。