基于沙粒运动特性的分流对冲式滴头抗堵优化

针对灌溉水源泥沙含量高导致灌水器易堵塞的难题,对分流对冲式滴灌灌水器开展抗堵塞优化研究.通过短周期浑水试验确定出易造成灌水器堵塞的沙粒敏感粒径区间,应用CFD模拟分析流道的流场分布和敏感粒径区间沙粒的运移特性,最后根据数值模拟结果划分出流道边壁中的敏感区域并据此开展结构优化.结果表明:沙粒粒径越大,跟随性越差,造成灌水器堵塞的进程越快,0.10 mm以上的沙粒极易造成灌水器的堵塞.流道边壁上存在敏感区域,沙粒与敏感区域发生碰撞后其运动方向会发生改变并进入旋涡区聚集,导致流道被堵塞的风险显著增加.针对流道边壁敏感区域开展结构优化可显著改善沙粒的运移特性,使沙粒能够顺畅通过灌水器内部的流道单元,优化后灌水器的水力性能降低1.5%,但其抗堵塞性能大幅提高30.0%~60.0%.基于沙粒运动特性提出的结构优化方案可为灌水器流道的抗堵优化设计提供参考.