痕量灌溉控水件数值模拟与实验研究

痕量灌溉控水件数值模拟与实验研究

【摘要】： 痕量灌溉技术是一种具有双层过滤膜的新型节水技术,其灌溉管的核心器件由面积大、孔径小的过滤膜和面积小、孔径大的毛细管束组成。在大规模的田间灌溉实验中,灌溉系统的各类参数设置需要重复、大量的试验,试验周期长,试验成本高。而数值模拟分析能够有效分析灌溉管内的压力和水流速度等规律。因此,利用有限元分析来指导实际痕灌灌溉管的选择和铺设,可缩短试验周期,节约试验成本。本文以痕量灌溉管为研究对象,采用ANSYS模拟仿真软件,建立管中流动有限元模型,系统模拟了痕灌管在不同间距和压力下的流场变化规律,并通过室内实验结果进行验证。室内实验结果与模拟曲线的匹配度较高。不同间距的痕灌管在同一压力下的模拟出口流量几乎相同,且痕灌产品的出水均匀度较高。每一类痕灌管在不同压力下的模拟出口流量均随着进口压力的增大而增大。通过实验和模拟结果互相验证及调整,建立优化的痕灌管模型,模拟不同渗透率、管径、膜面积比和孔径比的出水规律。痕灌管的出水量随着毛细管束的渗透率的减小而呈小M形曲线减小,其波动幅度为1.85 L/h。痕灌管的出水量随着其管径的增大而呈斜线增大,其波动宽度为0.027L/h。痕灌管的出水量随着毛细管束直径的增大而呈抛物线增大,其波动高度为0.78 L/h。痕灌管的出水量随着毛细管束长度的增大而呈小M形曲线减小,其波动范围为0.009 L/h。减小毛细管束的渗透率,增大痕灌管的管径,增大过滤膜的宽度,增大毛细管束直径,减小细管束长度,将导致痕灌管的出口流量增加。

【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017

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