喷灌试验的主要内容与方法

喷灌技术的发展是靠研究设计单位与制造企业的不断试验创新与推广的。喷灌试验内容包括：喷灌机机械试验、喷头水力试验及喷灌的田间试验三部分,阐述了其中的两个部分。     

升力做功对离心泵水力性能的影响

分别用试验研究和数值模拟手段对离心泵内升力做功对其水力性能的影响展开了研究。研究结果表明：离心泵叶轮在相同半径下，叶片工作面的压力与吸力面之间存在压力差ΔP，由此产生升力，且随着流量的增加升力做功逐渐减小；离心泵内升力做功和离心力做功共同决定着其外特性曲线，其中，升力做功最大可达到离心力做功的90%左右，占总扬程的46%左右；在不同工况下，离心力做功基本不变，升力做功的变化则较为明显，这就决定了其外特性曲线的变化趋势。对理论计算与试验结果进行了比较，两种结果相互吻合，验证了数值模拟的正确性。     

喷灌工程树状管网水力计算的计算机实现

通过对喷灌工程树状管网水力计算分析,将CAD、Excel、数字图形、工程布置与计算机操作相结合,探索了管网水力计算的计算机实现方式,分析了喷灌工程的水力计算的数据流程。管网水力计算要素数据的自动采集后,只要根据界面提示输入或调用自动采集的参数,计算机就可自动完成管网水力计算并输出用户需要的计算结果。     

空气阻力系数对水滴运动及蒸发的影响

应用喷灌条件下水滴的运动、蒸发及分布模型对水滴的飞行时间、飞行距离以及蒸发率进行了预测,并对5种空气阻力系数计算公式 （Bird、Park、Fukui、伊沙叶夫、Wallis） 求得的预测值和实测值进行了比较。结果表明：应用Bird、Wallis、Fukui公式预测的水滴飞行时间与实测值随水滴直径的变化趋势一致,应用Park和伊沙叶夫公式求得的水滴飞行时间预测值与实测值的相对误差最小;5种阻力系数公式均能较准确地预测水滴飞行距离,其中Park公式的预测精度最高;5种阻力系数公式对于单个水滴蒸发率的预测结果与实测值之间的平均相对误差在26.1%~30.2%之间;5种阻力系数公式对总蒸发率的预测影响不明显,预测值与实测值之间的平均相对误差在15.2%~17.5%之间。建议在水滴运动和蒸发计算中采用Park阻力系数公式。     

空气阻力系数对水滴运动及蒸发的影响

应用喷灌条件下水滴的运动、蒸发及分布模型对水滴的飞行时间、飞行距离以及蒸发率进行了预测,对由五种空气阻力系数计算公式（Bird、Park、Fukui、伊沙叶夫、Wallis）求得的预测值和实测值进行了比较。结果表明：应用Bird、Wallis、Fukui公式预测的水滴飞行时间与实测值的变化趋势一致;五种阻力系数公式中,应用伊沙叶夫公式求得的水滴飞行时间预测值与实测值的相对误差最小;五种阻力系数公式均能较准确地预测水滴飞行距离,其中Park公式的预测精度最高;五种阻力系数公式对于单个水滴蒸发率的预测结果与实测值较接近,而Fukui公式对总体蒸发率的预测值与实测值的平均相对误差最小。     

流道结构参数对滴头水力性能影响的模拟研究

应用CFD模拟滴头内部流体特性,分析了流道长度、宽度、深度与滴头水力性能的关系.结果表明,当其他流道结构参数保持不变时,滴头流量随着流道长度的增大而减小,随着宽度与深度的增大而增大:流道长度、流道宽度和流道深度均对滴头流态指数影响不显著,与流量系数呈指数关系,流量系数随着流道长度的增大而减小,随着流道宽度和深度的增大而增大.     

迷宫流道断面形状对灌水器水力性能的影响

为研究矩形迷宫流道断面形状对灌水器水力性能的影响,利用软件FLUENT6.1软件对5种流道断面形状不同的矩形迷宫流道内水流运动进行数值模拟,通过模拟得到的灌水器压力～流量关系和灌水器内水流流速分布分析得出：1）流量系数、流态指数均与断面湿周呈正相关,断面湿周越大流量波动性及对压力的敏感程度越大;2）流道断面湿周较小的L1型迷宫灌水器其流态指数小于其它4种,小于0.57,说明该灌水器内水流为紊流,其压力补偿性较高;3）灌水器流道内水流具有重复性;4）流道断面形状对灌水器内水流流速分布不会产生较大影响。因此,在灌水器流道断面为矩形且面积相同的情况下,流道断面为正方形的灌水器的水力性能要优于其它断面形状的灌水器,且流道断面湿周越小,灌水器的压力补偿性越高,系统灌溉均匀度越高。     

半高导叶对离心泵水力性能与压力脉动强度影响数值模拟研究

采用ＳＳＴｋ－ω湍流模型分析半高导叶叶高对离心泵水力性能与压力脉动强度的影响,研讨半 高导叶对其性能的影响规律。结果表明,小流量工况时,导叶叶高对离心泵水力性能影响较小,随着流 量增大,其影响越明显。随着流量增加,离心泵扬程与效率随着导叶叶高降低而增大,高效区变宽,并向 大流量偏移。各流量工况下,导叶叶高对叶轮做功影响较小,而对导叶与蜗壳内总压损失影响较大,随 着流量增加,导叶叶高降低明显减小导叶与蜗壳内总压损失。在各流量工况时,叶轮、导叶与蜗壳内压 力脉动强度随着导叶叶高降低而逐渐降低。     

中隔墩对大型泵站进水流道水力性能的影响

运用数值计算和模型试验相结合的方法,研究了在进水流道进口水流方向偏斜时,中隔墩对进水流道水力损失及流道出口断面的水流均匀度、水流入泵平均角度的影响,并对影响机理进行了初步分析。研究结果表明:在进水流道中设置中隔墩对进水流道的流态影响较小,设计流量时的流道水力损失增加约0.005m;当前池存在横向流速时,中隔墩对改善进水流道内的流态是有利的;进水流道水力损失的增加主要是由于隔墩的存在减小了过流面积,使得水流流速增加所引起的。数值计算和模型试验的结果基本一致。     

水泵叶轮直径对低扬程泵装置水力性能的影响

采用数值计算的方法,分别计算了具有不同水泵叶轮直径的立式轴流泵装置和灯泡贯流泵装置的流道水力损失,比较了水泵叶轮直径对流道水力损失的影响;根据叶片泵的相似律,分析了在一定设计流量条件下水泵叶轮直径与nD值的关系以及对水泵选型设计的影响。结果表明：选取较大的水泵叶轮直径将显著提高流道效率和泵装置效率;＂增径降速＂与降低nD值是一致的;在泵装置扬程较低的情况下,选取较小的nD值便于选用到水力性能较好的轴流泵水力模型。     

滴灌滴头水力性能预测模型

将基于改进粒子群优化最小二乘支持向量机的预测模型引入滴头水力性能预测领域,对所建立的滴头水力性能预测模型分别从理论和试验两方面进行验证。结果表明,在相同样本条件下,该模型构造速度比标准LS-SVM方法快近1个数量级,模型预测误差约为标准LS-SVM方法的50%,预测精度比常规BP模型高1个数量级。本文所建立的预测模型能较好地描述流道宽度、流道半长、流道转角和流道单元数等4个因素对滴头水力性能的影响。     

生态河道种植圈对水流水力特性的影响

采用三维超声波多普勒测速仪对河道生态修复中种植圈布设前后的工况量测,比较了布设种植圈前后的流速分布、紊动强度和雷诺应力的变化．结果表明,布设种植圈后,纵向流速分布波动明显,相对紊动强度和雷诺应力均略有增加．     

基于简易吸水法的喷灌施肥冬小麦冠层截留量

喷灌施肥时的冠层截留会增加叶片灼伤风险,影响肥料利用效率。为了定量评估喷灌施肥时冬小麦冠层的肥液截留特性,以尿素为研究对象,采用简易吸水法测定了冬小麦拔节-灌浆期不同尿素溶液浓度的冠层截留肥液量和附着肥液当量厚度。结果表明:冬小麦拔节-灌浆期冠层截留肥液量随冬小麦生长显著增加,冠层截留肥液量与植株生态指标显著线性相关,相关程度依次为株高>鲜重>植株表面积>叶面积指数;附着肥液当量厚度在拔节-灌浆期变化相对较小,变化范围为0.051～0.080 mm,均值为0.067 mm。在冬小麦抽穗期和拔节期,不同尿素溶液浓度的冠层截留肥液量和附着肥液当量厚度在p<0.05水平上差异显著。研究提出的冬小麦生育期内冠层截留肥液量与株高的回归方程可用以估算冬小麦生育期内喷灌施肥时的冠层截留肥液量。     

扩散角对泵站前置竖井出水流道水力性能的影响

扩散角是影响泵站出水流态和出水流道水力性能的重要因素,是大型低扬程泵站设计的关键参数。以辽宁省海城市三岔河大型灌溉排水泵站为例,利用FLUENT软件,采用数值模拟的方法研究了扩散角对泵站出水流道的水力性能的影响,根据研究结论,建议低扬程泵站出水流道的平面扩散角取值应该在17°左右,立面扩散角取值应该在6°左右。     

重力场对灯泡贯流式水轮机流场分析及水力性能评估的影响

本文采用黏性三维湍流流动分析法,通过Fluent软件分析了重力场对灯泡贯流式水轮机流场分析和水力性能预估的影响。计算中考虑了在不同的水头与转轮直径比的情况下,重力场的影响程度。计算结果表明：考虑重力后,水轮机进口断面的平均速度、流量和功率都比不考虑重力时大,但效率相差不大。由于重力作用在竖直于机组轴线方向上的压力分布不均匀,叶片上作用有交变应力。当水头与转轮直径的比值超过5时,重力的影响可以忽略。     

导叶双列叶栅位置对水力性能的影响

基于N—S方程和标准κ-ε紊流模型，用数值模拟的方法分析了固定导叶和活动导叶的相对位置关系对水力性能的影响；主要分析了固定导叶出流角与活动导叶进水角的匹配关系，活动导叶的三种不同位置的速度矢量和压力分布，活动导叶的几何出水角与水流角的关系，在分析了三种不同位置时的水力损失后，给出了固定导叶与活动导叶的最佳位置关系，提出了双列叶栅设计时的最优设计参数。     

特低扬程泵站水力性能研究

采用数值计算和物理模型试验方法研究特低扬程泵站的水力性能,并以苏州市东风新平面S形轴伸泵为例,对其内、外特性,包括装置的水力性能、流道沿程典型断面流速分布、空化特性及进出水流道的水头损失进行分析研究。通过对数值模拟计算及物理模型试验成果的逐项对比,证明数值模拟方法在特低扬程泵装置性能研究中具有良好的应用价值,特别是在高效率附近区域,数值模拟计算成果具有良好的精度。对断面流速分布和流道水力损失等内特性的进一步分析,揭示了不同工况下泵站性能差异的原因,为进一步优化流道型线提供了依据。     

低扬程泵装置流动特性及水力性能研究进展

综述近年来低扬程泵装置流动特性及水力性能方面的研究进展,分别从进出水流道、叶轮和整体泵装置等方面对目前研究成果进行分析,指出为了更真实地描述泵装置流动与性能研究,应树立从装置的角度去认识泵装置及其各过流部件的内、外特性的思想。目前需要在泵装置内部三维流动测量和低扬程泵装置选型方法两方面作重点研究。     

土地制度改革对我国喷灌发展的影响分析

喷灌具有适宜自动化、规模化和集约化农业生产的技术特性,与土地经营模式存在着密切关系。文章回顾了不同土地制度环境下我国喷灌发展历程,包括起步、发展、徘徊和再发展四个阶段。从土地、劳动和资本生产要素三方面分析了土地流转改革为发展喷灌创造的良好机遇条件,讨论了现阶段土地流转改革环境下制约喷灌发展的相关问题,并从促进我国喷灌发展的角度提出了针对性的对策与建议。