泥沙特性對(duì)滴灌灌水器堵塞影響研究.pdf

1、本文以齒形迷宮流道為研究對(duì)象，應(yīng)用短周期堵塞測(cè)驗(yàn)方法，分析沖洗壓力、沖洗時(shí)間、沖洗間隔時(shí)間三因素對(duì)灌水器堵塞影響，并采用Mastersizer2000激光粒度儀測(cè)定灌水器出流前后級(jí)配變化，確定易造成灌水器堵塞的敏感粒徑。同時(shí)本文基于顆粒動(dòng)力學(xué)理論的歐拉-拉格朗日固液多相湍流模型，針對(duì)易造成灌水器堵塞敏感粒徑泥沙顆粒在灌水器迷宮流道內(nèi)水沙運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了CFD-DEM耦合數(shù)值模擬研究。本文的主要結(jié)論如下:
　　(1)沖洗時(shí)間、沖洗壓力對(duì)灌

2、水器平均流量影響顯著，且沖洗時(shí)間影響大于沖洗壓力作用，灌水器平均流量并不是隨沖洗壓力的升高而單調(diào)增加的，沖洗壓力為0.225MPa最易引起滴頭堵塞，沖洗壓力0.150MPa次之，而沖洗壓力為0.300MPa沖洗效果最好，灌水器抗堵塞性能最優(yōu)參數(shù)組合為沖洗壓力為0.3MPa，沖洗時(shí)間為5min，沖洗間隔天數(shù)為3d。Mastersizer2000激光粒度儀結(jié)果中，以D(0.9)平均值作為易造成滴頭堵塞泥沙顆粒粒徑范圍，本次試驗(yàn)結(jié)果表明，造成

3、灌水器易堵塞的泥沙粒徑范圍為33.089～104.713μm。
　　(2)小沙粒和密度小的沙粒在齒尖間振幅較小，基本上在主流區(qū)運(yùn)動(dòng)，速度快且變化頻率小，路程短，時(shí)間少，主要受曳力影響，總受力較小，具有較好的跟隨性。隨沙粒直徑和密度的增加，在齒尖間振幅增大，速度變慢但變化頻率增加，路程變長(zhǎng)，時(shí)間增加，脫離主流區(qū)進(jìn)入漩渦區(qū)，受慣性力越來越明顯，總受力增加，跟隨性差。沙粒直徑和沙粒密度越小，達(dá)到微觀動(dòng)態(tài)平衡的時(shí)間也越短，存在迷宮流道內(nèi)的

4、數(shù)量也越少。
　　(3)沙粒在流道深度中心面附近分布較多，靠近邊壁較少，隨著流道深度的減小，流道內(nèi)沙粒的體積濃度成倍上升。流道深度越小，流道深度（Z方向上）水流運(yùn)動(dòng)速度越小，但沙粒Z方向上運(yùn)動(dòng)速度增大，沙粒群穿過中心面次數(shù)越多，撞擊邊壁的次數(shù)越多，邊壁撞擊次數(shù)的增加使沙粒高頻率改變?cè)羞\(yùn)動(dòng)方向，增加了沙粒之間，與壁面之間的碰撞，沙粒該運(yùn)動(dòng)情況降低了其運(yùn)動(dòng)速度，減少了動(dòng)能，不利于沙粒通過迷宮流道，增加了被堵塞幾率。CFD-DEM耦合