不同型式迷宮灌水器水流流場與壓力場比較.pdf

1、水是一種極其珍貴的天然資源，人類社會(huì)的生存和發(fā)展都離不開水。我國屬于十三個(gè)嚴(yán)重缺水的國家之一，水資源十分緊缺。隨著我國經(jīng)濟(jì)和人口的快速發(fā)展，人類社會(huì)對水的需求量加大，也加劇了水資源緊張的局面。因此，我國政府和相關(guān)部門提倡節(jié)約用水，更是加大力度推廣節(jié)水措施。
　　我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，年灌溉用水量巨大。但由于我國大部分地區(qū)使用傳統(tǒng)灌溉技術(shù)，導(dǎo)致水資源浪費(fèi)嚴(yán)重?，F(xiàn)在，國際上一些國家開始應(yīng)用推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，因其具有合理利用水資源、促進(jìn)作

2、物增產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。其中滴灌是目前較先進(jìn)的一種節(jié)水灌溉技術(shù)，與管灌、噴灌等灌水技術(shù)相比較，滴灌的水利用率最高。而滴灌灌水器被認(rèn)為是滴灌技術(shù)中最好的設(shè)備。滴灌灌水器具有水利用率高、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)等特點(diǎn)。迷宮流道則是滴灌灌水器最好的流道形式，其復(fù)雜的流道結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其具有很好的消能能力。
　　水力性能優(yōu)良的灌水器，其流道抗堵塞性能和灌溉均勻度都會(huì)很高。因此對灌水器水力性能的研究是十分重要的。流道結(jié)構(gòu)是影響灌水器水力性能的關(guān)鍵因素。近些年，關(guān)于迷宮

3、流道灌水器結(jié)構(gòu)參數(shù)對水力性能的影響已做了大量的研究。但大多針對同一型式迷宮流道灌水器進(jìn)行研究，而對于不同型式迷宮灌水器水力性能的比較則較少。
　　本文選取最為常見的齒形、矩形、三角形以及梯形迷宮灌水器為研究對象。提取四種迷宮灌水器的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)，借助FLUENT軟件對其流道內(nèi)部水流流動(dòng)情況進(jìn)行模擬。模擬條件設(shè)定在3m、5m、7m等8種壓力水頭下，分別得到其速度矢量圖、指定斷面速度分布圖、壓力分布圖、指定斷面壓力分布圖。并計(jì)算得出壓

4、力流量關(guān)系、壓力雷諾數(shù)關(guān)系、流量系數(shù)、流態(tài)指數(shù)、灌水器水頭損失系數(shù)、單元流道長度的壓力降、漩渦中心速度、漩渦強(qiáng)度等。從上述方面，對四種型式迷宮灌水器的水力性能進(jìn)行研究。
　　在數(shù)值模擬和計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，得出了一下結(jié)論:
　　1)流態(tài)指數(shù)可以作為評價(jià)灌水器水力性能的指標(biāo)，其值越小，灌水器水力性能越好。齒形灌水器的流態(tài)指數(shù)為四者中最小，說明齒形迷宮灌水器水力性能優(yōu)于其它三種型式迷宮灌水器。而流量系數(shù)值越小，則說明灌水器出流量越

5、穩(wěn)定。齒形迷宮灌水器的流量指數(shù)最小，說明其流量的波動(dòng)性最小，出流量最為穩(wěn)定。
　　2)同一壓力水頭條件下，四種型式迷宮灌水器的雷諾數(shù)值均大于臨界雷諾數(shù)值255，說明這四種型式的迷宮灌水器均處于紊流狀態(tài)，且具有較好的消能能力和抗堵塞性能。
　　3)對比四種型式迷宮灌水器的速度矢量圖發(fā)現(xiàn):同一壓力水頭下，流道內(nèi)水流流動(dòng)的情況基本相似。流道內(nèi)漩渦數(shù)量和位置不同。矩形迷宮灌水器含有3個(gè)漩渦，且漩渦體積較小。其它三種迷宮灌水器均含有4

6、個(gè)漩渦，且體積很大。矩形迷宮灌水器的漩渦位置位于流道的轉(zhuǎn)角處，其它三種型式迷宮灌水器的漩渦位置均靠近流道壁。齒形和三角形迷宮灌水器的漩渦范圍要大于其它兩種迷宮灌水器。
　　4)分析四種型式迷宮灌水器的指定斷面速度分布圖可知:除去含有漩渦的斷面，齒形迷宮灌水器的斷面水流流動(dòng)較其它三種迷宮灌水器穩(wěn)定。
　　5)齒形迷宮灌水器的水頭損失系數(shù)大于其它三種迷宮灌水器。四種型式迷宮灌水器的水頭損失系數(shù)均隨壓力水頭的增加，緩慢減小。