滴灌是一种高效节水灌溉技术,但由于滴灌灌水器的流道或孔口尺寸微小,容易发生堵塞。为了防止和减缓堵塞,滴灌系统首部需设置过滤器。过滤器作为滴灌系统的关键性设备,其工作性能直接影响整个滴灌系统运行效果。研究过滤器的工作性能及影响因素对保证滴灌系统长期正常稳定运行具有重要的指导作用和实用价值。本文以网式120目、网式150目、叠片120目、叠片150目过滤器为研究对象,进行了不同流量下的过滤器水力性能及不同泥沙含量和流量条件下和随水施肥条件下过滤器的过滤性能试验,并应用计算流体动力学方法进行了过滤器内流场数值模拟研究,得到以下主要结论:(1)通过过滤器水力性能试验,得到了清水条件下四种过滤器水头损失随流量变化的曲线,结果表明:四种过滤器的局部水头损失均随着系统过流量的增加而增加。相同流量时,4种过滤器的局部水头损失不同,其大小顺序为:hj叠150>hj叠120>hj网150>hj网120。(2)根据网式及叠片式两类过滤器的内流场数值模拟结果,发现过滤器的过滤元件附近流速分布很不均匀,整个过滤面过滤不均匀,导致过滤效率降低;过滤器的水头损失主要来自于过滤元件的阻力以及过滤器进出口与筒体连接处的边界变化;过滤器的筒体底部流速几乎为零,该区域极易沉积泥沙。(3)浑水条件下过滤器的局部水头损失随运行时间呈现先缓慢后急剧增加的趋势。系统运行时间随流量含沙量的增加变短。试验中网式120目适宜运行时间较长,一般情况下能满足一次灌水要求,无需进行冲洗。从过滤器对泥沙的处理情况来看,过滤器的除沙率随流量增大而减小,除沙率在不同含沙量下变化并不明显,对高目数过滤器除沙率大于低目数的,叠片过滤器的除沙率高于网式过滤器。(4)在随水施肥过程中,施用磷肥时,120目网式过滤器在灌水90min时发生堵塞,而120目叠片过滤器在灌水初始就发生堵塞,不满足滴灌施肥的要求。堵塞过程由物理堵塞和化学堵塞共同作用引起的,发生堵塞的过滤元件上堵塞物质的分布不均匀。(5)运用FLUENT软件对网式和叠片过滤器进行结构优化,结果表明通过改变过滤器的进出口管道与筒体见的夹角可以适当减小网式过滤器的水头损失,同时可以改善过滤器内部流动状态,在网式过滤器进口夹角为90°时,水头损失有所减小,同时改善了滤网周围的水流速度分布;当叠片过滤器进口为90°时,过滤器水头损失没有明显减小,过滤器内部漩涡减少。