作为一种高效节水灌溉技术,近年来微灌技术在我国的应用越来越广。过滤器是微灌系统中不可或缺的关键设备之一,对微灌系统的安全高效运行有重要作用。目前的微灌过滤器在使用中仍存在一定不足,如网式过滤器对絮状杂质过滤效果差、叠片过滤器水头损失大,而串联使用的过滤器连接件较多,占据空间大等。在此背景下,本文设计了一种复合网式过滤器,围绕该过滤器的结构设计、样机性能试验及CFD数值模拟分析等方面展开了研究,主要完成的工作如下:首先,在对市场上现有的过滤器进行调研的基础上,基于复合过滤思想完成了复合网式过滤器的结构设计工作。设计的复合网式过滤器主要包括多级滤网芯、分段式刷体、自动化控制装置等部分,多级滤网芯的滤筒直径不同,可同轴心装配在过滤器壳体中;分段式刷体分别与不同直径的滤筒相匹配;自动化控制装置可在无人值守的情况下实现自动反冲洗的作业需求。为便于结构设计优化与样机制作,利用SolidWorks软件对设计的过滤器进行三维建模,并依据模型制作了样机,样机采用三级滤网结构,滤网目数分别为50、80、120目。第二,对研制的复合网式过滤器样机开展了性能试验以考察样机的水力性能,试验设置了流量18、20、22、24、26 m3/h等5个水平,考察过滤器样机水头损失情况,通过拟合得出了该型号样机的清洁压降曲线,样机试验结果表明:多级复合过滤器的清洁压降曲线仍符合幂函数关系,这与传统的网式过滤器相同,并且,在过滤流量为26m3/h时,样机的水头损失仅有5m,过滤器样机水力性能良好。第三,对研制的复合网式过滤器样机开展了混水试验以考察样机的过滤效果。试验考虑过滤流量和原水含沙率2个因素,其中过滤流量设置了 18、22、26m3/h三个水平,原水含沙率设置了0.07、0.10、0.13g/L三个水平,通过完全试验测试了不同因素水平下样机的水头损失、瞬时流量、滤后水浊度值等。结果表明:过滤流量一定时,随着原水含沙率的增加,水头损失变化加快;同一原水含沙率条件下,水头损失随过滤流量的增大而增大,且变化速度较快。分析样机的瞬时流量变化,认为过滤器在过滤初期未发生堵塞,瞬时流量值没有明显变化,后期瞬时流量会出现突变现象,陡然出现过滤拐点,介质堵塞和滤饼堵塞是导致这一现象的主要原因。滤后水浊度值的变化规律与瞬时流量变化在时间节点上相近,且变化趋势一致。样机试验表明,设计的过滤器在规定的过滤时间内能够满足微灌系统的正常运行。最后,结合试验数据,利用Workbench与Fluent软件对过滤器内部流场分布进行了数值模拟研究,分析了复合网式过滤器样机速度场、压力场、湍动能场的分布规律,模拟得出的水头损失值与实测水头损失值具有相同的变化趋势,通过模拟结果,探讨了过滤器结构中有待优化的部位,为下一步过滤器结构优化提供了技术支撑。