基于CAD/CFD的滴灌滴头流场动力学分析与结构优化

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本文针对滴头内部流场研究领域存在的主要问题,以滴头流道设计与优化为研究对象,通过理论分析、数值模拟、试验验证等进行研究。主要研究内容与结论如下:(1)给出了基于滴灌滴头的宏观与微观尺度流体力学理论。典型迷宫滴头流道内部流态转捩雷诺数Re≤500。提出将多学科设计优化思想应用到滴头产品的设计,实现滴灌滴头产品的优化设计。(2)将一种基于改进PSO最小二乘支持向量机的预测模型引入滴灌滴头水力性能预测领域。该模型能方便地预测三角形迷宫流道关键参数对滴头水力性能的影响,有助于准确认识滴头水力性能随流道结构参数的变化规律。(3)构建了梯形迷宫流道的液固两相流理论模型,研究了滴头内液固两相流的流动特性,考察了滴头内液固两相流的压降、两相浓度分布以及流体流速对液固两相流动的影响。(4)利用响应曲面法研究了梯形迷宫滴头流道的关键参数对滴头水力性能的影响。采用基于Optimus与Fluent相结合的方法对滴头进行了优化设计,优化后的滴头水力性能得到了提高。(5)在Visual C平台上编制基于UG/NX5.0的三维参数化设计软件,实现滴头的三维实时参数化设计。
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