渐缩-突扩流道水力特性研究

滴头是滴灌系统的关键部件,流道设计是其核心技术。为了揭示滴头流道内的水流运动规律,提出一种渐缩-突扩的流道结构,以三角形、圆形和流线型作为分水结构形状因素,以流道收缩后最小断面尺寸(边壁距离)和放大比例等作为设计因素,进行了3因素3水平正交试验设计;建立了流道的CFD模型,利用Fluent软件进行数值计算,对不同正交试验处理下的流道内部流场进行了研究。以滴头流量为评价指标,探讨了以上各因素对滴头流量的影响,分析了流道不同断面位置处的能量及其变化规律。结果表明:1)10 m水头条件下,试验各因素均对滴头流量产生影响,其中流道尺寸比例系数对流量的影响最大,流道内分水结构的形状和边壁距离影响不显著,流道的过流能力可用以上参数的多元线性回归方程定量表示;2)渐缩-突扩流道结构的流态指数为0.494 3~0.509 1,属孔口出流;试验的3种因素对流态指数x的影响由大到小依次为:尺寸比例系数、分水结构形状、边壁距离,但均达不到显著水平;3)流道内水流的雷诺数Re的范围为614~691 5,局部水头损失系数为2.1~10.6。