漩涡对迷宫灌水器水力性能的影响分析

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nymphamor
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
滴灌作为目前最为有效的节水灌溉方式之一,在我国有着广阔的发展前景。灌水器是滴灌系统的关键部件,其水力性能决定着滴灌系统的工作性能。水力性能优越的灌水器能较好地保证滴灌系统的灌水均匀性,从而达到高质量灌水效果。基于此背景,本文以矩形、三角形、齿形和梯形四类常规迷宫灌水器及在矩形和三角形流道内添加内齿形成的内齿型灌水器为研究对象,通过计算流体动力学方法模拟流道内的水流流场。从流场中漩涡角度出发,对比灌水器流道结构变化前后流场中漩涡存在状态、分布特点及其强度等参数,探究灌水器流道结构变化对其水力性能影响的内在原因,探索灌水器“流道结构-漩涡-水力性能”三者之间的关联性,揭示灌水器流道结构影响其水力性能的机理。论文主要研究成果如下:(1)以九种尺寸的Hex/Wedge型网格,对模拟计算结果进行网格尺寸的独立性验证。结果表明,0.08 mm网格与相邻尺寸计算结果的相对误差为0.38%,低于0.50%,认为0.08 mm网格尺寸下得到的数值模拟计算结果精确度较高。(2)基于0.08 mm网格尺寸,对比分析灌水器物理模型试验数据与模拟数据,对数值模拟结果的可靠性做进一步验证。结果表明,模拟数据与物理模型试验数据的相对误差在0.12%-2.43%,平均相对误差为0.98%,认为本文采用的数值模拟方法可靠。(3)以单次弯折流道内漩涡形成过程与存在状态为基础,明确了迷宫流道内漩涡的沿程分布情况。基于此,初步分析了矩形、三角形、齿形和梯形四类常规迷宫灌水器水力性能差异的原因。研究发现,灌水器流道内漩涡规模及其强度的差异是影响其水力性能不同的内在原因。(4)分别在矩形和三角形流道内添加内齿,对灌水器流道结构进行改变。从流场中漩涡角度,对灌水器水力性能变化与流道结构变化之间的关联性进行分析。结果表明,内齿的存在与位置对灌水器水力性能的改善均不具备绝对性,流场中漩涡规模及其强度的提高是灌水器水力性能提升的主要原因。(5)若流道结构改变促进流体的收缩及较大速度梯度的形成,将会加剧流场中漩涡的产生和发展。若添加内齿破坏原有漩涡结构及促进流体的扩散,则会弱化流道内的漩涡,灌水器的水力性能将会降低。
其他文献
我国北方多半处于干旱、半干旱地区,由于常年降雨量少且降雨时空分布不均,严重制约了当地果树经济发展,因此需要大力发展节水灌溉以满足果树需水。蓄水坑灌法是一种新型果树节水灌溉的方法,不仅可以有效解决灌溉问题,还可以预防水土流失。苹果树是我国北方果树种植面积最大的果树类型之一,其种植地形大致可以分为平地和坡地,因此论文根据不同立地条件,进行平地和坡地果园蓄水坑灌田间工程布置模式与设计研究,并以平地条件下
学位
中国北方地区水资源短缺,冬春干旱少雨,土壤蒸发强烈。在地下水浅埋区,冻融期地下水与土壤水的交换伴随着复杂的水热盐迁移,加剧了土壤盐渍化,影响旱区水资源量的准确评价。因此,探索浅埋潜水与土壤水的转化规律对于抑制土壤蒸发、评估土壤墒情和防治土壤盐碱化等问题均有重要意义。本文进行了潜水位埋深为0.5 m的潜水与土壤水转化的室内试验,监测了-20℃冻结条件下4种夹层层位(距离地表5、15、20和25 cm
学位
水资源在人类生活中起着重要的作用,在我国经济社会的发展中更是的有着不可或缺的作用。中国是一个人口众多的国家,但水资源总量仅为全世界的百分之六,中国人均水资源拥有量为世界人均水平的四分之一。水资源短缺问题早已成为制约中国经济发展的主要原因,保障水资源的供给,满足人民的需求,是实现经济快速发展必需面对的问题。同时,由于水资源的短缺而农业用水的增加,造成了农作物减产,严重影响了农业生产和粮食安全。宁夏黄
学位
干旱地区农业水资源短缺、土壤肥力较低己成为制约旱区农业发展的两大主导性因素。目前,全球粮食需求与日俱增,但水资源少、灌溉农田面积非常有限,充分利用旱作农区的有限降雨是提高旱地农业生产力的重要保证。玉米是我国北方旱作地区的重要粮食作物,而我国北方地是典型的干旱半干旱区,生态脆弱、旱灾频发、降水分布不均匀等因素限制了土地生产力的提高。地膜覆盖技术能够提高耕层土壤温度、将少量的降雨在作物根区富集叠加,缓
学位
橡胶坝、翻板坝具有美化城市景观、提升水环境等功能。因此,近年来许多河道建设了大量橡胶坝、翻板坝等河道拦水建筑物。水动力学模型可以模拟水流在河道及河漫滩的演进过程。然而,橡胶坝、翻板坝等对河道行洪产生了复杂的阻水影响,给含橡胶坝、翻板坝的河道洪水演进数值模拟带来了很大困难。然而,专门考虑橡胶坝、翻板坝内边界条件的河网水动力学模型并不多见,需要展开深入研究。考虑橡胶坝、翻板坝影响的水动力学模型可以有效
学位
吐哈地区是我国重要的瓜果生产基地之一,其独特的光热资源,使得当地以葡萄为主的林果园艺产业十分发达,葡萄种植已成为吐哈地区重要的支柱产业,但该地区地表蒸发量大、降水量少且多采用传统沟灌方式进行灌溉,更加剧了葡萄果园供水短缺的现象。根区灌溉作为一种更适用于干旱区的灌水方式,将灌溉水直接输送至果树根区土壤供果树吸收利用,有效降低了地表蒸发导致的灌溉水浪费,提高了灌溉水的利用效率。本文依托国家自然科学基金
学位
我国水资源在时空上分布不均衡,跨流域跨地区的长距离输水工程是解决地区上缺水的途径之一。规划一条经济合理的输水线路,可减少环境影响、工程施工难度及运行管理成本。长距离输水过程中需要考虑泵站运行的安全性、可靠性,发生事故停泵引发的水锤会威胁到管道和泵站的安全运行,所以研究水锤防护措施对长距离输水管线的安全运行具有重要意义。本文以山西省阳曲原水直供工程为实例,基于层次分析法构建输水线路评价指标体系,运用
学位
微润灌溉水肥一体化这种新型灌溉技术,具有节水省肥和增产增效作用,对于缓解当下我国水资源紧缺状况有重要意义。目前关于微润灌溉施肥的研究和应用还不多,为了丰富该技术的研究理论和推广,以硝酸铵钙为肥料,通过室内土箱入渗模拟实验,分析压力水头和施肥浓度对微润灌溉水肥一体化下水分入渗和土壤中水氮运移及分布规律的影响,探究微润灌溉技术的作用机理;通过室外油麦菜和芝麻菜的种植试验,探究压力水头和施肥浓度在微润灌
学位
为了应对网格结构发展带来的结构形式日益复杂、管件直径不断增大、交汇杆件数量不断增加等众多问题,直径大于900mm的大尺寸焊接空心球节点被广泛应用到实际结构中。但现行设计规程只对直径小于900mm的常规焊接空心球节点的设计进行了详细规定,而对于大尺寸焊接空心球节点的设计尚无具体规定,需通过足尺试验和有限元模拟来完成设计。因此在实际工程中,大尺寸焊接空心球节点的设计存在诸多问题,且需耗费大量的人力、物
学位
分根区交替灌溉技术可充分利用生物学特性,调节作物自身生理活动,优化作物生长形态,保持作物产量,降低作物耗水量,达到提高水肥利用效率的目的。滴灌施肥技术根据作物需水特点和需肥规律,将水分和养分一体、精准、定时、定量的向作物根系区域供给,保证根系吸收利用,同时减少水分和养分的淋失,具有改善作物品质、增加产量、提高作物水肥利用效率的优点。分根交替滴灌施肥将分根区交替灌溉技术与滴灌施肥技术相结合,具有节水
学位