离散型流道结构叠片过滤器性能试验研究

在叠片过滤器中,叠片流道的结构决定着其工作性能。为提高叠片过滤器的水力性能和过滤性能,设计了一种离散型流道新型叠片过滤器,并与直线型流道传统叠片过滤器进行对比。通过室内模型试验,研究了两种叠片过滤器的水头损失、除沙率、拦沙量、拦截泥沙粒径分布等指标。结果表明：清水条件下离散型流道新型叠片过滤器最大水头损失为2.34 m,传统叠片过滤器为3.46 m,前者比后者小32.3%～50.0%;含沙水条件下,两种叠片过滤器拦沙量与流量呈负相关关系,随着流量的增加,过滤器拦截泥沙量逐渐减少,前者平均除沙率为18.94%,后者为15.15%;离散型流道新型叠片过滤器的有效过滤周期长、水头损失峰值低,且对细粒径泥沙的拦截效果较好。综上所述,离散型流道新型叠片过滤器与直线型流道传统叠片过滤器相比,具有较好的水力性能和过滤性能。     

凸台类型对离散型流道叠片过滤器水头损失的影响

离散型流道叠片过滤器是一种水头损失相对较小的新型叠片过滤器,其叠片表面均匀分布的凸台结构是影响叠片过滤器水头损失的主要因素之一。为探明凸台类型对内部流场的影响并进一步降低离散型流道叠片过滤器的水头损失,通过物理试验与数值仿真,对比分析了初始的右三角形和优化新增的菱形、椭圆形、上三角形、下三角形等共5种凸台类型的离散型流道叠片过滤器的水头损失及流场分布特征。结果表明：将离散型流道叠片过滤器凸台类型设置为下三角形有利于减小水流主流区与凸台边壁的接触长度和凸台间湍动能强度,降低离散型流道叠片过滤器的水头损失;与初始右三角形凸台相比,4种优化的凸台与主流区接触长度的降幅为9.61%~36.73%,最大湍动能的降幅为25.87%~49.96%,其中下三角形凸台降幅分别为29.99%和49.96%;根据模拟计算可得右三角形凸台流道间水头损失系数最大,下三角形凸台流道间水头损失系数最小,其能量转换效率最高;清水条件下,下三角形凸台离散型流道叠片过滤器水头损失相比初始离散型流道叠片过滤器降低了14.89%~21.93%。研究结果可为离散型流道叠片过滤器的结构优化提供参考。     

两种不同流道结构的叠片水头损失研究

叠片的性能直接影响叠片过滤器的过滤效果和使用寿命。以两种不同的流道布置形式的叠片,在不同流量的清水工况下,研究其水头损失的规律。结果表明:在清水条件下,随着流量的增加,两种叠片的水头损失与流量呈现出幂函数的关系,并且随着流量的增大,两种叠片的水头损失增加值大幅度增加;进一步分析两种叠片之间的水头损失的差值,其水头损失之差与流量呈现线性函数的关系。试验结论:复合流道叠片的水头损失小于传统流道叠片,但还需要后续试验验证其抗堵塞性能,同时本文为国内的节水市场提供了一种新的产品。     

三角形迷宫流道滴灌灌水器结构参数及水力特性研究

以滴灌灌水器三角形迷宫流道结构为研究单元,利用均匀设计方法,结合计算流体动力学软件Fluent6．2对流道内部流体的流动进行了数值模拟,通过多元回归计算．获得流道各结构参数与流量系数和流态指数的量化关系。分析这一量化关系表明．流道转角与流量成负相关,与流态指数成正相关;流道宽与流量成正相关,与流态指数成负相关;齿高与流量成负相关,与流态指数成正相关。同时分析了灌水器内部流道的水力性能和流场特性．为三角形迷宫流道滴灌灌水器的研发提供了相应的理论依据。     

三角形迷宫流道滴灌灌水器结构参数及水力特性研究

以滴灌灌水器三角形迷宫流道结构为研究单元,利用均匀设计方法,结合计算流体动力学软件Fluent6.2对流道内部流体的流动进行了数值模拟,通过多元回归计算,获得流道各结构参数与流量系数和流态指数的量化关系。分析这一量化关系表明,流道转角与流量成负相关,与流态指数成正相关;流道宽与流量成正相关,与流态指数成负相关;齿高与流量成负相关,与流态指数成正相关。同时分析了灌水器内部流道的水力性能和流场特性,为三角形迷宫流道滴灌灌水器的研发提供了相应的理论依据。     

水力旋流器与离心过滤器水力学性能试验研究

针对新疆地下水加压滴灌首部低压力运行和低能耗问题,把自主研发的柱形水力旋流器作为低压的井灌滴灌系统首部,首先能很好地拦截水中泥沙颗粒,其次水头损失小、能耗低。通过与锥形离心过滤器性能的对比试验研究,发现柱形水力旋流器与锥形离心过滤器流量与水头损失呈现出指数关系,柱形水力旋流器结构简单,加上局部结构的优化,使得水头损失和除沙效果均优于锥形离心过滤器。     

温室滴灌首部系统水力性能测试研究

温室灌溉系统的水力性能是灌溉生产和配套的重要依据。针对3种常用的叠片过滤器(1.5、1.2、1.0 inch)设计了5种典型的首部组合,并测试其水力性能,为首部选型提供基础数据。通过试验,得到如下结论:(1)内部结构简单、尺寸较大的叠片过滤器,水力性能较好;(2)5种组合中,组合1的水头损失最小,且各分部水头损失比例最为均匀、稳定;(3)首部水头损失主要来自于水表、过滤器及其他部件等部位,首部水头损失较大,一般应控制首部水头损失在10 m以下。     

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.     

T型三通管内部流场数值模拟与结构优化

本文应用内部流场数值计算软件对进水管、出水管采用不同管径比的T型三通管道的湍流流动进行了分析计算,采用Segregated隐式解法应用标准K-ε双方程模型计算湍流粘度得到了三通管内部的流场分布,并对三通管道内流动的特性进行分析,得出三通管道湍流流动的计算结果。对比不同管径比的三通管道内流动的特性,得出了三通管道湍流流动的计算结果和具有较小水头损失三通的进水口、出水口的管径比。     

全自动鱼雷网式过滤器内部清水流场特性数值分析

采用Fluent软件中的Realizable k-ε湍流模型与多孔介质阶跃面对不同流量下全自动鱼雷网式过滤器的清水流场进行数值模拟.结果表明:数值计算中进、出口间水头损失同物理试验的吻合程度较高,选择的数学模型具有较高的准确性和可靠性.对比不同流量下的计算结果可知,流量不同时过滤器内速度分布规律相同,压强分布规律也相同,但流量越大,水头损失越大,滤网内外侧的速度差、压强差也就越大;过滤器内的速度和压强分布越不均匀,结构有待进一步优化.     

迷宫滴头水力特性非定常数值模拟研究

应用非定常模型对迷宫滴头三维非定常流动进行了模拟。基于标准k-ε湍流模型和VOF多相流模型,得到了流道内的速度、压力分布及滴头的水力特性,分析了水滴从形成到滴落的全过程。结果表明非定常模型计算值与实测数据吻合良好,其精度高于定常模型计算结果。     

基于田间定位观测的地下滴灌毛管性能评价

用定量计时法对使用1～7年的SDI毛管的压力和流量进行了定位观测,研究了毛管水力性能的年内和年际变化规律。结果表明,在同一使用年限(灌水季节)内,随着灌水次数的增加和灌水时间的延长,毛管的流量降低率增加。毛管的性能变化与其所在的位置有关,靠近小区进口(支管首部)处毛管的流量降低率较小,随着距小区进口距离的增加,毛管流量降低率增大。毛管的流量降低率随使用年限的增加而增大。对设计使用寿命为3年的SDI毛管,使用3～4年时,毛管的流量降低率均未超过20％;使用6年时,80％以上毛管的流量降低率超过20％,1／3     

全贯流泵流动特性数值模拟和性能预测

为研究全贯流泵(电机泵)的性能,采用CFD软件对全贯流泵模型装置进行三维流动数值模拟,分析了全贯流泵内部流态和整体性能。结果表明:全贯流泵模型装置在各个工况下前导叶进口流速均匀度均在97%以上、叶轮进口流速均匀度均在91%以上,均匀度足以保证水泵性能。进水喇叭管、前导叶水力损失小,后导叶、出水喇叭管水力损失大。出水喇叭管出口断面流速分布不均匀,流态差。该装置最高效率为69.47%,对应工况流量为290L/s时,扬程为4.855m。在各个工况下,全贯流泵模型装置扬程比对照轴流泵装置扬程小,效率比对照轴流泵装置效率低,消耗的轴功率比对照轴流泵装置消耗的轴功率多。全贯流泵管路短,出水喇叭管出口流速大,扩散不充分,水力损失大,这是全贯流泵装置效率低的主要原因。     

窄边非加热区对窄缝流道内流场和温场影响的数值模拟

本文运用商用流体动力学软件CFX数值模拟了非加热区对窄缝流道内流场和温场的影响。研究表明,窄缝内横截面中心线上的速度呈梯形分布,窄边附近流速较低,中间高;宽边完全加热时,流体不足以带出加热板发出的热量,使得角部出现热集中现象;而在角部设计有非加热区后,角部热集中现象得到解决,并且非加热区的存在并没有降低主流的速度。     

矩形窄缝流道内窄边附近流场的实验研究和数值模拟

采用可视化实验和数值计算相结合的方法对窄缝流道内窄边附近的流场进行了研究。研究结果表明,窄边附近的流体是否发生水动力学交混行为与Re有关,层流下,窄边附近的流体不发生水动力学的交混;湍流下,窄边附近的流体发生水动力学的交混,交混转折点的Re约为1900,其交混能力随着Re的增加而增强。     

明渠交汇口水流及污染物输移数值计算

针对明渠交汇口流动特性应用深度平均H-L紊流模型和污染物传输方程建立了明渠交汇口水流流动及污染物输移模型；采用有限体积法离散格式及交错网格上的水深-速度校正算法进行了数值计算并应用实测资料对数值模型进行了验证。计算结果与实测资料吻合较好，表明所提出的模型能较好的预测交汇口水流分离区及污染混合区形状及大小。     

弯槽湍流的直接数值模拟

本文采用直接数值模拟的方法对弯槽湍流进行了了研究，主要目的是研究流向曲率对湍流流动情况的影响。数值计算的雷诺数Rem-Umh/v=2800,其中Um为流向平均速度,h为弯槽的半槽宽，v为运动粘性系数。结果表明，弯槽凹壁和凸壁对湍流发展有不同的影响，凹壁使湍流加强而凸壁使湍流减弱。相干结构的分析表明凸壁附近上抛和下扫作用明显弱于凹壁，这是造成上述结论的原因。同时，弯槽中出现的Taylor-Gortlor涡造成了流动在展向的不均匀。