压力补偿式灌水器结构参数对水力性能的影响

发布时间：2020-11-02 16:15

　　 本文基于山地压力分区思想，针对山地经济林灌溉，开发了迷宫流道压力补偿式灌水器和无迷宫流道压力补偿式灌水器。从灌水器水力性能技术参数的设计入手，应用Pro/E三维绘图软件进行迷宫流道压力补偿式灌水器的三维造型，将CFD数值模拟技术与激光快速成型技术相结合进行灌水器的水力性能试验研究，设计出适用于山地经济林灌溉的迷宫流道压力补偿式灌水器，并通过水力性能试验研究了补偿区结构参数对压力补偿式灌水器水力特征参数的影响，并在此基础上开发出迷宫流道压力补偿式灌水器和无迷宫流道压力补偿式灌水器。通过水力性能测试以及短周期抗堵试验分别测试两种结构压力补偿式灌水器水力性能及抗堵塞性能。根据上述研究得到以下主要结论： （1）确定了山地微灌的两个压力区：低压区（0-10m）和高压区（10-40m）。确定了各个压力分区内所采用的灌水器种类，在低压区使用市场上已经普遍推广的迷宫流道式滴灌灌水器，在高压区选取本研究的压力补偿式灌水器。 （2）研发出适宜山地经济林灌溉的压力补偿式灌水器。压力补偿式灌水器由腔体，垫片，基座三部分组成，分别为迷宫流道压力补偿式灌水器和无迷宫流道压力补偿式灌水器。迷宫流道压力补偿式灌水器下腔高度与灌水器进入压力补偿区的起始压力以及额定流量有一定的相关关系，可以通过适当调节下腔高度来优化灌水器的压力补偿性能，同时也可得到适宜的额定流量。补偿区结构参数对压力补偿式灌水器流态指数的影响显著性顺序为垫片厚度—下腔高度—垫片硬度，对额定流量影响显著性顺序为下腔高度—垫片硬度—垫片厚度。 （3）无迷宫流道压力补偿式灌水器基座下腔高度和垫片硬度对灌水器补偿区起调压力和额定流量有显著影响；可以通过调节垫片硬度和下腔高度来改变灌水器补偿区的起调压力。 （4）迷宫流道具有减小额定流量的作用，但迷宫流道的存在对灌水器的补偿性能影响很小。 （5）迷宫流道压力补偿式灌水器和无迷宫流道压力补偿式灌水器的结构参数与水力性能参数之间具有一定的相关关系，采用SAS软件进行灌水器结构参数与水力性能参数之间关系的耦合得到回归方程，该方程可为目标灌水器的设计提供定量的理论参考。 （6）经短周期抗堵试验测试发现本研究的迷宫流道压力补偿式灌水器和无迷宫流道压力补偿式灌水器的抗堵性能均较好，尤其是无迷宫流道压力补偿式灌水器，更不易堵塞，因此可以采用较宽泛的水质进行灌溉，对过滤器的要求也相对低，在首部降低了成本，提高了该灌水器的可推广性。 （7）按目标水力性能参数筛选后的迷宫流道压力补偿式灌水器的结构参数为垫片厚度1.3mm，硬度50°，下腔高度为4mm，流道长度为67.1mm，水力性能参数为补偿区间5-40m，补偿区内流态指数0.055，补偿区内额定流量（以下简称额定流量）13L/h。无迷宫流道压力补偿式灌水器的结构参数为垫片厚度1.5mm，硬度50°，下腔高度为2mm；水力性能参数为补偿区间为10-40m，补偿区内流态指数-0.055，额定流量11L/h。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S275
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 迷宫流道灌水器的研究现状
        1.2.1 迷宫流道灌水器水力性能研究现状
        1.2.2 迷宫流道灌水器抗堵性能研究现状
    1.3 压力补偿式灌水器的研究现状
        1.3.1 压力补偿式灌水器补偿原理的研究现状
        1.3.2 压力补偿式灌水器的水力性能研究现状
        1.3.3 压力补偿式灌水器抗堵性能研究现状
    1.4 存在问题
    1.5 研究内容与方法
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究方法与技术路线
第二章 迷宫流道压力补偿式灌水器结构参数对水力性能的影响
    2.1 迷宫流道压力补偿式灌水器结构设计
    2.2 试验装置
    2.3 试验方法
    2.4 评价指标
    2.5 补偿区结构参数对灌水器水力特征参数的影响
        2.5.1 补偿区结构参数对灌水器水力特征参数的影响
        2.5.2 补偿区结构参数与灌水器水力特征参数的回归模型
        2.5.3 迷宫流道压力补偿式灌水器结构参数优选
    2.6 本章小结
第三章 无迷宫流道压力补偿式灌水器结构参数对水力性能的影响
    3.1 无迷宫流道压力补偿式灌水器结构设计
    3.2 试验装置及方法
    3.3 补偿区结构参数对灌水器水力特征参数的影响
        3.3.1 补偿区结构参数对灌水器水力特征参数的影响
        3.3.2 补偿区结构参数与灌水器水力特征参数的回归模型
        3.3.3 无迷宫流道压力补偿式灌水器结构参数优选
    3.4 基于上述研究对比分析迷宫流道对灌水器水力性能的影响
        3.4.1 迷宫流道对灌水器补偿区间的影响
        3.4.2 迷宫流道对灌水器额定流量的影响
        3.4.3 迷宫流道对灌水器流态指数的影响
    3.5 本章小结
第四章 灌水器抗堵塞性能测试
    4.1 试验装置及材料
    4.2 试验方法
    4.3 评价指标
    4.4 灌水器抗堵性能分析
    4.5 本章小结
第五章 结论及展望
    5.1 结论
        5.1.1 迷宫流道压力补偿式灌水器结构参数对水力性能的影响
        5.1.2 无迷宫流道压力补偿式灌水器结构参数对水力性能的影响
        5.1.3 迷宫流道对压力补偿式灌水器水力性能的影响
        5.1.4 两种结构压力补偿式灌水器抗堵塞性能测试
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

【参考文献】

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本文编号：2867268