支管射流三通结构优化与试验

发布时间：2021-10-22 10:20

　　为了提高支管射流三通水力性能,改善滴灌的灌水均匀性,基于CFX数值模拟技术,对进口宽度为15 mm的支管射流三通进行结构优化.选取位差、劈距、劈尖半径和侧壁倾角为影响因素,通过四因素三水平正交设计了9组模型,边界条件设定为进口压力100 kPa.选取支管射流三通出口设计流量为评价标准,支管射流三通最优结构尺寸为位差5.5 mm、劈距113 mm、劈尖半径13 mm、侧壁倾角10°.此结构尺寸参数下的支管射流三通水力性能试验结果表明:在进口水压为100 kPa时,支管射流三通脉冲频率为148次/min,水头压力振幅为37.9 k Pa,水头压力损失为16.7 kPa,出口流量为0.698 L/s;支管射流三通所接滴灌带长度为60 m时,与普通支管三通相比,支管射流三通的灌水均匀系数提高了2.78%,流量偏差率降低了4.72%.该研究可为射流技术在脉冲滴灌系统的研究、开发与应用提供理论依据. 

【文章来源】：排灌机械工程学报. 2020,38(07)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

射流脉冲三通结构图

用UG软件对支管射流三通进行三维造型，导入ICEM-CFD进行网格划分．对象结构由二维平面拉伸而成，拉伸距离为30 mm，结构较简单，因此采用非结构网格．根据支管射流三通结构尺寸，选择网格的最大高度为2，生产网格总数约为1.03×106，网格质量为0.32，网格划分如图2所示．在CFX数值模拟中，选择计算模型将起到关键性作用．RNG k-ε模型[11]在推导过程中根据能谱分析和统计学观点，采用了重整化群理论，并且考虑到了湍流旋涡，使得RNG k-ε模型比k-ε模型有更高的可信度与计算精度．由于支管射流三通中位差对水流有负压影响，在控制道出口处存在湍流旋涡，因此数值模拟选择RNG k-ε模型．

设计了一种灌水小区，其由1个支管射流三通、6个毛管射流三通以及滴灌带组成，毛管射流三通之间的间距为1 m，滴灌带单根铺设长度为60 m，如图3所示．以本脉冲灌水小区水力设计方法下的支管射流三通设计出口流量为评价标准，在9组正交试验中选取出口流量与之最接近的一组模型为最优结构尺寸参数．支管射流三通出口设计流量计算方法:单根滴灌带铺设长度为60 m，滴头间距为0.3 m，则每条滴灌带有200个滴头．滴灌带滴头正常压力下的出水量为2.1 L/h，则支管射流三通单侧出口流量为2 520 L/h，换算成的流量为0.7 L/s．根据流量-压力公式，支管射流三通出口压力为64.99 k Pa．由于从支管射流三通出口到滴灌带滴头沿途存在水头损失，水头计算公式为hw=hf+hj，其中hf和hj分别为沿程和局部水头损失．圆管均匀流沿程水头损失的基本公式为达西-魏斯巴赫公式，即

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3450902