稳流器对喷灌均匀度的影响试验研究

发布时间：2022-11-05 11:32

　　通过试验、数值模拟和编程计算等方法,研究了稳流器的结构参数对水力性能影响、两种规格的喷头安装稳流器后灌溉面积和组合均匀度的变化情况,对提高喷灌灌水质量和灌溉效率具有指导意义,主要研究成果如下:（1）制作了两种结构参数的稳流器样件进行试验,分析两种规格喷头安装稳流器后的水力性能,计算了流态指数,安装稳流器后的流态指数分别为0.448和0.3839,分别下降了12.12%和22.69%。根据试验数据建立了四组试验的单喷头水量分布数学模型,模型相关性和可信度都较高。（2）使用FLUENT软件对喷头和稳流器展开模拟计算及分析,确定了最优的湍流模型为标准k-ε模型,最优的网格大小为0.8mm。得到了流态指数及流量系数关于各结构参数的数学模型,分析了各结构参数对喷头水力性能的影响。通过压力场和流速场分析了稳流器的稳流机理。（3）建立了支管水头损失和喷灌组合均匀度计算模型,并给出了详细求解步骤,应用MATLAB软件编程计算。计算并分析了考虑支管各喷头压力变化与否的喷灌组合均匀度,还分析了 5个因素对喷灌组合均匀度Cu值的影响情况和主次排序为:喷头间距、喷头个数、支管内径、支管间距、工作压力。（4）计... 

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 喷灌技术研究进展
        1.2.2 喷头研究进展
        1.2.3 稳流器研究进展
        1.2.4 数值模拟方法研究
    1.3 主要研究内容
    1.4 技术路线
2 稳流器性能及喷头水量分布试验
    2.1 稳流器内部结构设计与工作原理
        2.1.1 稳流器内部结构设计
        2.1.2 稳流器工作原理
    2.2 单喷头试验测试
        2.2.1 试验场地及测试系统
        2.2.2 喷头测试资料
        2.2.3 喷头和稳流器结构介绍
        2.2.4 试验方案
    2.3 试验结果分析
        2.3.1 流量和压力关系分析
        2.3.2 单喷头喷洒水深经验公式的计算及验证
            2.3.2.1 计算经验公式
            2.3.2.2 经验公式的验证、分析与评价
        2.3.3 对比分析不同压力下的水量分布曲线
        2.3.4 对比分析有无稳流器的水量分布曲线
    2.4 本章小结
3 稳流器对喷头水力性能的影响
    3.1 稳流器和喷头数值模拟计算方法
        3.1.1 GAMBIT建模与处理
        3.1.2 FLUENT模拟计算过程
        3.1.3 后处理
    3.2 确定数学模型与网格划分的密度
        3.2.1 确定计算的数学模型
        3.2.2 确定网格划分的密度
    3.3 稳流器和喷头数值模拟方案
        3.3.1 稳流器和喷头几何模型介绍
        3.3.2 数值模拟方案
    3.4 数值模拟计算结果及分析
        3.4.1 数值模拟计算结果
        3.4.2 各结构参数对水力性能影响分析
            3.4.2.1 建立多元回归模型
            3.4.2.2 各因素对水力性能影响的极差分析
    3.5 稳流器和喷头模型速度场与压力场分析
        3.5.1 模型压力场分析
        3.5.2 模型速度场分析
    3.6 本章小结
4 考虑支管压力变化的喷灌均匀度计算
    4.1 基本概况介绍
        4.1.1 支管布置形式
        4.1.2 喷头的喷洒方式和组合形状
        4.1.3 喷头实际射程的计算
    4.2 喷灌支管水力计算模型
        4.2.1 模型的建立
        4.2.2 模型求解步骤
    4.3 考虑支管各喷头压力变化的喷灌均匀度计算
        4.3.1 模型的建立
        4.3.2 模型求解步骤
        4.3.3 计算机程序设计思路
        4.3.4 计算结果分析
    4.4 影响喷灌组合均匀度的因素分析
        4.4.1 确定各影响因素取值范围
        4.4.2 各影响因素分析
        4.4.3 各影响因素综合分析
            4.4.3.1 喷灌组合均匀度计算方案
            4.4.3.2 喷灌组合均匀度计算结果及分析
    4.5 本章小结
5 稳流器对灌溉面积和组合均匀度的影响
    5.1 稳流器对灌溉面积的影响
        5.1.1 灌溉面积计算方法
        5.1.2 计算结果及分析
    5.2 稳流器对喷灌组合均匀度的影响
        5.2.1 技术评价指标
        5.2.2 喷灌组合均匀度计算结果及分析
    5.3 本章小结
6 结论与建议
    6.1 主要结论
    6.2 建议
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]水资源合理保护的可持续发展策略研究[J]. 王恒,韩庆祥.  工程建设与设计. 2020(04)
[2]农业灌溉用水效率的影响因素及解决对策探究[J]. 高卫东,葛雯,叶永伟.  农业开发与装备. 2020(02)
[3]加强水资源管理与利用策略[J]. 张京波.  科技创新与应用. 2020(05)
[4]基于Fluent卷盘式喷灌机喷头内部流场分析[J]. 王勇,高炳标,翟霆,栾佩霞,滕芳斌,徐淑芬,张建军.  农业装备与车辆工程. 2019(05)
[5]方形喷洒域摇臂式喷头流道优化及内部流场数值仿真研究[J]. 王正中,翟超,王文娥,范兴科,吴普特.  农业工程学报. 2019(02)
[6]螺旋流起旋器内部流场水力特性数值模拟与验证[J]. 张春晋,孙西欢,李永业,张学琴.  农业工程学报. 2018(01)
[7]滚移式喷灌机喷头优选及水力性能优化[J]. 孙文峰,王艳花,王腾,侯守印,种保中.  农业工程学报. 2017(03)
[8]我国防洪排涝能力仍需加强[J]. 丁留谦,李娜,郭良.  中国水利. 2016(15)
[9]灌溉系统直动式压力调节器动力学模型与数值模拟[J]. 张琛,李光永.  农业工程学报. 2015(20)
[10]中国节水灌溉装备发展现状、问题、趋势与建议[J]. 袁寿其,李红,王新坤.  排灌机械工程学报. 2015(01)

博士论文
[1]非旋转低压折射式喷头水力性能理论研究及优化设计[D]. 张以升.西北农林科技大学 2017
[2]灌溉系统直动式压力调节器动力学模型与性能优化研究[D]. 张琛.中国农业大学 2016
[3]全射流喷头理论及精确喷灌关键技术研究[D]. 朱兴业.江苏大学 2009
[4]变量喷洒可控域精确灌溉喷头及喷灌技术研究[D]. 韩文霆.西北农林科技大学 2003
[5]基于变量技术的圆形和平移式喷灌机水量分布特性的研究[D]. 严海军.中国农业大学 2005

硕士论文
[1]超音速气雾化喷头结构设计及数值模拟[D]. 程江峰.安徽理工大学 2017
[2]流道结构对低压折射式喷头水力性能的影响[D]. 杨雯.西北农林科技大学 2016
[3]喷头水量分布的智能仿真与组合间距的优化[D]. 张志宇.河北农业大学 2006



本文编号：3702523