【硕士论文】压力补偿滴头流道流场的数值模拟与补偿元件分析.pdf

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1、摘要压力补偿滴头流道流场的数值模拟与补偿元件分析摘要滴灌是目前农业节水灌溉中效率最高的灌溉方式。滴头是滴灌系统中最关键的设备，其性能的优劣直接决定灌溉质量和滴灌工程的造价。因此，对滴头水力性能研究有着极为重要的意义。压力补偿滴头具有出水流量不受压力变化影响、抗堵性较好、具有自冲洗功能等优点，已成为世界各国研发的热点。本文建立了压力补偿滴头流道模拟的CFD模型，采用ANSYS商业软件进行流固耦合分析计算，并结合传统滴头水力性能实测结果，对CFD数值模拟进行验证。结果表明，利用CFD数值模拟方法代替传统滴头水力性能试验，并对压力补偿滴头内部流场进

2、行数值模拟，模拟流量多数大于实测流量，偏差在10％以内。通过流场压力、速度分布，使流场中的复杂流动“可视化”，减少了实物实验的次数，可以实现了滴灌滴头低成本、高效率开发。采用CFD模拟计算的方法得到了压力补偿滴头的水力性能数据。对影响CFD模拟精度的网格单元尺寸、计算物理模型和求解处理方法三个主要因素进行了正交实验，分析了各因素对模拟精度的影响显著性，由高到低依次为网格单元尺寸、计算物理模型、求解处理方法。其最佳因素水平组合是采用瞬态求解方法、O．15mm尺寸的网格和层流计算模型。通过理论分析、单因素和正交实验，研究了弹性膜片的厚度及硬度对北

3、京化_T人学硕．1j学位论文压力补偿滴头水力性能的影响。在一定流道结构形式下，得到压力补偿滴头标称流量与弹性膜片厚度和硬度之间的线性回归方程，对于压力补偿滴头的开发有一定的指导意义。关键词：压力补偿滴头，CFD，模拟精度，水力性能，特征参数UABSTRACTPRESSURECoMPENSATINGEMITTERNUMERICALSIMULATIoNoFFLoWFIELDANDANALYSIS0FCoMPENSAITIoNCoMPoNENTABSTRACTDripirrigationisoneofthemosteffectivemethodsi

4、nwater-savingirrigation．Emitteristhemostimportantequipmentindripirrigationsystem．Itscapabilitydirectlyinfluencesthequalityandcostofdripirrigation．Thus，thestudyonthehydraulicperformanceandabilityofemittershasimportantsignificance．Thepressurecompensatingemitterswhichhavethead

5、vantagesofconstantflowunderthechangeofpressure，anti—cloggingandself-cleaningperformancehavebeenthehotspotinresearchintheworld．ACFDmodel，whichwasusedtosimulatetheflowfieldwithinemitter,wasestablishedandcalculatedfluid—solidcouplingbythemercantileANSYSsoftware．ToverifytheCFDn

6、umericalsimulationmodel，theresultswerecomparedwithtraditionalemitter’Shydraulicperformancetests．Itshowsthatinsteadingofthetraditionalhydraulicperformancetestsofemitters，usingtheCFDnumericalsimulationmethodstudiestheflowfieldwithinemitteriSfeasible．Simulatingflowmostlywerebi

7、ggerthanfactflow,butthewindagewasunder10％．Numericalvisualizationcanreducethetimesofexperiment，andcanrealizelowcostandhighefficiencydevelopmentofhighqualityemitter．III北京化工人学硕．I：学位论文Theexperimentandnumericalsimulationarecarriedoutwithorthogonaldesignmethod，bothofthemareusedto

8、getthehydraulicperformancedataofonlinepressurecompensatingemitters．Threemainfactor