灌水器迷宫流道结构设计与水力性能实验研究-机械制造及其自动化专业论文.docxVIP

摘要 题目：灌水器迷宫流道结构设计与水力性能实验研究 学科：机械制造及其自动化 答辩日期： 作者：王晓虹 签 名： 导师：魏正英 职称：副教授 签 名： 摘 要 滴灌是目前农业节水灌溉中效率最高的灌溉方式。滴灌系统的关键部件是灌水 器，其性能的好坏直接影响着滴灌系统的灌水质量和工作可靠性。使用参数化设计的 方法进行新产品开发便于实现品种系列化，并且可以大大缩短产品开发周期、降低成 本。 对于迷宫型灌水器设计无定量依据的问题，对矩形流道结构单元进行特征参数提 取，得到了流道宽、单元长、单元高和单元数四个关键特征参数。应用激光快速成型 技术可无模具制作灌水器一体化实验件，应用于实验。通过正交实验设计，分别采用 水力性能实验和计算流体动力学(CFD)模拟计算两种方法得到了矩形迷宫流道灌水器 的水力性能数据。研究了矩形迷宫流道灌水器结构关键特征参数对其水力性能的影 响。实验分析认为：流道宽对流态指数影响最大，其次是单元高、单元长以及单元数； 对流量影响最大的参数是单元数，其次是流道宽、单元长以及单元高；建立了矩形迷 宫流道结构关键特征参数与灌水器流量系数和流态指数及流量的回归模型。 针对灌水器使用易堵塞的问题，利用基于 CFD 的计算流体动力学分析软件 Fluent 对单翼迷宫滴灌带流道内的流场分别进行了单相和水砂两相流的数值模拟。通过对结 构的分析可知：滴灌带迷宫流道发生堵塞的主要结构上的原因是由于滴灌带迷宫流道 和进水口结构设计不合理；从流动特性分析中可知迷宫流道中存在着“涡旋区”，且 速度很低，这些区域为堵塞发生的隐患，这可从流道中水砂两相流分析中颗粒的运动 情况得到验证。在上述分析的基础上，对滴灌带的进水口、单元流道以及出水口的结 构进行了整体优化改进。对改进后的滴灌带中流动场的速度分布以及两相流粒子的运 动情况进行了分析。结果表明：滴灌带中流体的整体流动特性得到了较大改善。在改 进的迷宫型流道中，“涡旋区”基本消除，提高了迷宫型滴灌带的抗堵塞性能。 关键词：灌水器 特征参数 抗堵 西安理工大学硕士学位论文 西安理工大学硕士学位论文 Abstract Abstract 本文得到国家“ 863”重大专项“节水产品激光快速成型技术研究与开发” （2002AA2Z4081）、国家基金项目“节水滴头防堵机理研究及参数化设计”的 资助。 TITLE: STRUCTURAL DESIGN AND EXPERIMENTAL STUDY ON HYDRAULIC PERFORMANCE OF EMITTERS WITH LABYRINTH CHANNEL Speciality: Mechanical Manufacture and Automation Date: Author : Wang Xiaohong Signature: Advisor : Wei Zhengying Post : A.Professor Signature: Abstract Drip irrigation is one of the most effective methods in water-saving irrigation. As the key parts in drip irrigation system, emitters will affect the uniformity and reliability of the irrigation system. Using the parameterized design method to develop new products will realized the production of serialized drip irrigation products, shorten the product development cycle and cost. Considering that there is no quantitative guideline in labyrinth emitters design, the characteristic parameters of the rectangular channel unit are extracted. Four key characteristic parameters are obtained: the channel width, the unit length, the unit height and the sum of the channel units. Integral emitters are fabricated by the Laser Rapid Protot