滴灌作为一种高效节水的灌溉技术,是实现田间节约灌溉用水的有效途径,但是由于滴头流道狭小且结构复杂的特点使其极易发生堵塞,造成灌溉质量的下降、农作物减产等严重后果。本文以内镶圆柱式迷宫流道滴头(φ8、φ16)为研究对象进行了水力性能及抗堵塞性能试验及数值模拟研究。水力性能测试进口压力在0-0.2MPa范围内均匀选取;抗堵塞性能采用短期持续灌水和长周期间歇性灌水两种方式,分别选取四组粒径范围0.0308-0.045mm、0.045-0.075mm、0.075-0.098mm和0.098-0.125mm的泥沙颗粒,进口压力为0.075MPa、0.105MPa和0.15MPa,0.5g/L的低浓度浑水,以及田间常用化肥分别单独施肥的方式进行抗堵塞性能试验;同时,利用FLUENT软件,采用标准k-ε模型对φ8管流道进行数值模拟研究,得到以下主要结论:(1)对两种内镶圆柱式迷宫流道滴灌管的水力性能进行研究,得出迷宫流道滴头具有较好的制紊效果,灌溉均匀系数达到90%以上,能够满足日常灌溉质量的要求。(2)泥沙抗堵塞试验中得出,泥沙粒径小于0.105mm时的低浓度浑水,进口压力对滴头堵塞影响极小,而粒径作用明显增强,不同的进口压力对应着不同的滴头敏感粒径,压力为0.15MPa和0.105MPa时,φ16滴灌管敏感粒径为0.045~0.075mm,压力为0.075MPa时,敏感粒径为0.0308~0.045mm,φ8滴灌管主要应注意过滤0.075~0.098mm粒径段浑水;泥沙制紊效应一定程度上可以加大滴头流量;滴头堵塞多发生在系统开启的瞬间,滴头流道堵塞位置多发生在流道前半段或贯穿整条流道,堵塞物以物理沉积为主。(3)在滴头施肥抗堵塞性能试验中,在上一次随水施肥过程中未排出管外而沿程沉积在管道内的肥料受水流瞬间冲刷至滴灌管末端,大量难溶物瞬间聚积导致φ16管末端滴头发生堵塞,φ8管管径仅为φ16管1/2,难溶肥料在还未冲刷到管末时就因其抗堵塞能力限制发生滴头堵塞。因此,φ16管滴头堵塞一般由后端向前发展,φ8滴灌管中后段滴头易先堵塞并逐渐分别向上、下游延伸,其中P肥试验堵塞物为灰色粉末,K肥堵塞物为粉红色粉末;φ8管P肥灌溉中8次随水施肥后Cu仅在50%,滴头有效率仅达75%,K肥灌溉时Cu几乎0%,滴头有效率仅50%,严重影响灌溉质量,φ8管在随水施肥过程中抗堵塞性、施肥均匀性均弱于φ16管;滴灌系统随水施肥堵塞发生在系统开始运行的瞬间,堵塞过程以物理堵塞为主,堵塞位置大多为滴头流道入口。(4)通过FLUENT软件对流道水力性能的数值模拟,得出0-0.04MPa时进口压力模拟值与实测结果存在较大相对误差,自0.05MPa开始相对误差逐渐降低,CFD方法可以有效模拟流量-压力关系曲线;压力分布特点是沿程等梯度降低,变化发生在迷宫单元折弯处,流道平直段压力维持不变;流道内高速水流区的流速以大于流道最高流速1/3为主,低速水流区的流速在0-0.8m/s之间。通过FLUENT软件有关泥沙的固液两相流模拟结果可以得出:固相颗粒速度小于液相速度,且颗粒越大速度差距越大;流道单元的涡旋区中心流速几乎与流道壁面流速相同,为0;粒径0.045mm的颗粒在流道单元折弯处流速梯度最大,随着粒径增大梯度逐渐减小;流速在流道断面靠近高速区一侧的速度梯度分布密集,远离高速区的水体速度梯度疏散甚至在较低流速区出现自行封闭的流速等值线;除断面的近壁面流速为0外,低速区的涡旋中心流速最低;通过颗粒浓度沿流道的分布看出,泥沙颗粒随水运移过程中并没因为重力场作用而全部沉淀在流道底面;颗粒多沉积在流道边角处。