噴灌管網(wǎng)系統(tǒng)水力計(jì)算方法研究及軟件開發(fā).pdf

1、在現(xiàn)代節(jié)水灌溉方式中，噴灌由于其節(jié)水、增產(chǎn)、高效等優(yōu)點(diǎn)，在大田、園林等灌溉工程中應(yīng)用廣泛。噴灌系統(tǒng)水力計(jì)算是設(shè)計(jì)和施工的基礎(chǔ)，因此，對(duì)噴灌系統(tǒng)水力學(xué)特性進(jìn)行深入研究非常必要。本文主要針對(duì)噴灌系統(tǒng)水力計(jì)算過程中出現(xiàn)的問題和不足，優(yōu)化和提出了多種水力計(jì)算方法，并以這些方法為核心通過AutoCAD二次開發(fā)的手段完成了噴灌系統(tǒng)水力學(xué)計(jì)算軟件的開發(fā)。本文的研究?jī)?nèi)容及取得的主要成果包括： 通過分析多種管道沿程水力損失計(jì)算公式的特點(diǎn)，應(yīng)用Da

2、rcy-Weisbach摩擦損失方程對(duì)Hazen-Williams公式摩擦損失系數(shù)C進(jìn)行了修正，修正的Hazen-Williams公式具有計(jì)算簡(jiǎn)單、結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn)；應(yīng)用連續(xù)性方程、能量方程和動(dòng)量定理有針對(duì)性地分析計(jì)算了噴灌系統(tǒng)中常用分流三通和匯流三通的局部水頭損失系數(shù)，為噴灌系統(tǒng)水力計(jì)算提供了簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；根據(jù)水力擬合思想，提出了冪函數(shù)形式的豎管流量公式，簡(jiǎn)化了豎管水力計(jì)算，提高了系統(tǒng)水力計(jì)算精度。 在研究分析逐段計(jì)算法計(jì)算思

3、路和使用范圍的基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)逐段計(jì)算法，并給出了明確的邊界條件、初始條件和詳細(xì)計(jì)算步驟。與已有方法相比較，該法應(yīng)用伯努力能量方程和Darcv-weisbach摩擦損失方程對(duì)樹狀管網(wǎng)進(jìn)行逐段分析計(jì)算，繼承了逐段計(jì)算法的邏輯簡(jiǎn)單結(jié)果準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，退步法和進(jìn)步法的綜合應(yīng)用，拓展了逐段計(jì)算法的使用范圍，使其能對(duì)不同管徑、不同噴頭型號(hào)、不同地形情況的多級(jí)樹狀管網(wǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確水力計(jì)算。 提出了將節(jié)點(diǎn)流量壓力關(guān)系考慮在內(nèi)的節(jié)點(diǎn)水頭法。該法

4、依據(jù)節(jié)點(diǎn)流量連續(xù)性方程、管道壓降方程和節(jié)點(diǎn)流量壓力方程建立數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用牛頓法對(duì)非線性方程組進(jìn)行求解。工程應(yīng)用實(shí)例表明，節(jié)點(diǎn)水頭法可以分析多水源環(huán)狀管網(wǎng)噴灌系統(tǒng)的水力學(xué)特性，求解精度高、使用范圍廣。 在優(yōu)化和提出水力計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，完成了噴灌工程布置圖前處理、管網(wǎng)圖形邏輯關(guān)系、數(shù)據(jù)處理等關(guān)鍵技術(shù)的研究分析，開發(fā)了噴灌系統(tǒng)水力計(jì)算軟件。該軟件集成了逐段計(jì)算法、有限元法、節(jié)點(diǎn)水頭法等多種水力計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了樹狀管網(wǎng)、環(huán)狀管網(wǎng)和多水