齒形流道結(jié)構(gòu)對滴頭水力性能影響的試驗研究.pdf

1、滴頭是滴灌系統(tǒng)的核心部件，滴頭性能直接影響整個滴灌系統(tǒng)的運行，因此對滴頭流道結(jié)構(gòu)參數(shù)與水力性能關(guān)系的研究對優(yōu)化滴頭性能和提高滴灌系統(tǒng)節(jié)水作用具有重要的意義。本文以目前比較應(yīng)用廣泛的齒形流道滴頭為研究對象，以流道寬度、流道深度、齒尖角、齒間距、流道單元數(shù)和齒高為主要控制參數(shù)，設(shè)計了30種不同的流道結(jié)構(gòu)，并根據(jù)單因素分析結(jié)果，進一步以組合因素過水斷面面積、流道總長度、流道結(jié)構(gòu)寬深比和彎曲度（流道內(nèi)水流實際流動路徑的彎曲程度）為控制因素。應(yīng)用

2、計算流體力學軟件FLUENT15.0，滴頭水力性能測試平臺，探索了流道的結(jié)構(gòu)參數(shù)對滴頭水力性能的影響，得到以下結(jié)論:
　　(1)FLUENT15.0為各種工況提供了大量的計算模型以便選擇，為了更加精準的模擬滴頭流道中的流動特性，本文針對FLUENT15.0提供的二方程k-e湍流模型中的標準k-e湍流模型、RNG k-e湍流模型和Realizable k-e湍流模型，分別應(yīng)用三種模型計算并將模擬值與實測值進行對比比較，最終綜合考慮時

3、間成本與計算成本，確定了標準的k-e湍流模型較為接近實測值和實用價值，并選擇此模型為本試驗的計算模型。
　　(2)對滴頭單因素結(jié)構(gòu)參數(shù)與水力性能參數(shù)關(guān)系進行分析，結(jié)果表明:
　　各個因素對滴頭水力性能有不同的顯著影響。流量與齒間距和單元數(shù)呈負相關(guān)，齒間距對流量并沒達到顯著影響，而單元數(shù)達到了顯著影響;流道寬度、流道深度、齒高和齒尖角呈正相關(guān)，齒尖角對流量未達到顯著影響，流道深度對流量達到了顯著影響，流道深度和齒高對流量影響達

4、到了較高的顯著影響。根據(jù)回歸分析結(jié)果，影響滴頭流量的大小順序依次為流道寬度、單元數(shù)、流道深度、齒高、齒間距和齒尖角。
　　滴頭不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對滴頭流量系數(shù)均達到了顯著影響，其中與流道深度、齒尖角和流道單元數(shù)達到了較高的顯著影響，而與流道寬度、齒間距和齒高達到了顯著影響。
　　滴頭結(jié)構(gòu)參數(shù)與滴頭流態(tài)指數(shù)的相關(guān)性并不顯著，其中只有齒尖角和流道單元數(shù)與流態(tài)指數(shù)達到了顯著影響，其余結(jié)構(gòu)參數(shù)如流道寬度、流道深度、齒間距、齒高與流態(tài)指數(shù)的

5、關(guān)系均未達到顯著影響。
　　(3)從速度矢量圖和壓力分布圖中，可以清楚的看到滴頭內(nèi)部微觀的流動狀況，流道內(nèi)部水流主要分為兩個區(qū)域，即主流區(qū)域與旋渦區(qū)域。其中主流區(qū)域主要出現(xiàn)在齒尖位置，而旋渦區(qū)域主要出現(xiàn)在齒底處。從壓力分布圖中可以看出壓力在進口處最大，隨著流道長度的增加壓力不斷減小。
　　(4)對組合因素與滴頭水力性能參數(shù)的關(guān)系進行分析，結(jié)果表明過水斷面面積對流量達到了顯著影響;流道總長度與滴頭流量呈顯著負相關(guān)的關(guān)系;滴頭流