变量灌水器独立双流道结构设计与优化研究

S275.4; 新疆灌溉农业通常在作物生长期采用低流量滴灌以提高水分利用效率,而后在休耕期采用沟灌洗盐来防止次生盐碱化.这个相对复杂的农业生产过程可能会增加新疆当地劳动力和资源过度投入.为此,通过3D打印技术开发了一种具有独立双重流道的新型变量灌水器,该灌水器在两个工作水压水平(6～10 m和12～15 m)下具有灌溉和洗盐功能.通过室内试验分析了变量灌水器基本水力性能(流量系数、流态指数),然后利用计算流体动力学(CFD)和通径分析相结合的方法,研究了变量灌水器水力性能对流道宽(w)、流道深(D)、流道长(L)、齿高(h)和齿底距(b)的响应.结果表明,随着工作水压从6 m增加至10 m,变...

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Published in节水灌溉 no. 4; pp. 34 - 44
Main Authors 孙钰理, 刘旭飞, 杨福慧, 张林
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西 杨凌 712100%西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西 杨凌 712100 10.04.2024
西北农林科技大学水土保持研究所,陕西 杨凌 712100
Subjects
盐分淋洗
独立双重流道
structural optimization
水力性能
salt washing
independent double channels
变量灌水器
洗盐
salt-leaching
hydraulic performance
结构优化
variable emitter
数值模拟
numerical simulation
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ISSN1007-4929
DOI10.12396/jsgg.2023453

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Summary:S275.4; 新疆灌溉农业通常在作物生长期采用低流量滴灌以提高水分利用效率,而后在休耕期采用沟灌洗盐来防止次生盐碱化.这个相对复杂的农业生产过程可能会增加新疆当地劳动力和资源过度投入.为此,通过3D打印技术开发了一种具有独立双重流道的新型变量灌水器,该灌水器在两个工作水压水平(6～10 m和12～15 m)下具有灌溉和洗盐功能.通过室内试验分析了变量灌水器基本水力性能(流量系数、流态指数),然后利用计算流体动力学(CFD)和通径分析相结合的方法,研究了变量灌水器水力性能对流道宽(w)、流道深(D)、流道长(L)、齿高(h)和齿底距(b)的响应.结果表明,随着工作水压从6 m增加至10 m,变量灌水器出流量从1.6 L/h缓慢地增加到2.1 L/h,当工作水压进一步增大至12 m时,变量灌水器出流量急剧达到4.5 L/h,增幅达114.3%,这说明通过调节工作水压,所设计的变量灌水器可原位实现灌溉功能(较小流量)和洗盐功能(较大流量)的自由切换.根据新疆当地农田实际灌溉定额和盐碱化程度,推荐了适宜的变量灌水器流道参数.例如,在轻度盐碱地中,变量灌水器适宜的w、D、h、L和b分别为0.60、0.60、0.80、8.80和0.60 mm.
ISSN:1007-4929
DOI:10.12396/jsgg.2023453