微灌毛管水力解析及优化设计的遗传算法研究

根据微灌毛管水力学特性,应用遗传算法理论和方法,提出微灌毛管水力解析及设计的新方法,建立了两种典型毛管水力解析和设计的遗传算法模型及求解方法,该方法可适用于非均匀坡度、不等间距及不等流量灌水器的毛管解析和设计。模拟计算结果表明,该方法具有较高的求解效率和计算精度。

管道式喷灌系统水力解析的改进前进(EFSM)算法

分析了图解法、解析法和数解法等水力解析方法各自的特点,并着重比较了有限元法和Hathoot前进法等数解法的优点和局限性。根据前进法的基本思路,提出了管道式喷灌系统水力解析新方法——改进前进法(EFSM)。应用伯努力能量方程和达西-韦斯巴赫摩擦损失方程依次对干管和支管建立方程,通过逐步迭代将非线性方程线性化,并提出了针对梳齿形和干管单向布置的丰字形喷灌系统的水力解析步骤。

环状喷灌系统水力解析的数值方法

分析了环状喷灌系统中存在的节点流量连续性方程、管段压降方程和节点流量压力方程等水力学关系式,建立了环状喷灌系统水力解析的方程组,并提出了方程组切实可行的数值求解方法,编制了相应的计算机程序。通过算例,验证了该算法的正确性。根据对计算结果的分析,评价了算例系统的优缺点,并提出了合理的改进建议。

虚拟节点有限元法解析滴灌支管水力学计算

滴灌支管和毛管组成的支管单元的水力学计算是滴灌管网水力学设计的关键环节。运用虚拟节点有限元法和虚拟节点平均水头损失有限元法解析支管单元的水力学计算,可以计算出支管和每根毛管的水头损失,同时显著减少计算量,研究结果为包含几十万乃至上百万个滴头的滴灌系统水力学设计提供了新的方法。

有限元法解析滴灌毛管水力特性

对滴灌毛管进行水力学解析时,利用连续性方程、伯努利能量方程、沿程水头损失计算公式,即微灌工程技术规范中指定的公式和滴头流量公式,用直接法推导了有限元方法计算公式。计算结果表明,有限元法计算结果准确,但是计算量和存储量大。

配水管网的水质解析模型

为在配水系统内进行水质变化的研究,提出编制水质解析模型的必要性,以便对配水管网水质的臭味问题、消毒副产物以及消毒性能进行评价。

毛管入口流量估算方法与验证

为便捷估算特定压力下的毛管入口流量值,选择了毛管长度、毛管铺设坡度、毛管管径、滴头间距、流量系数和流态指数等6个影响因素,采用计算机模拟计算和实测验证相结合的方法,确定了毛管入口流量估算模型和参数估算方法。结果表明,毛管长度、毛管铺设坡度、滴头间距和流量系数显著影响毛管入口流量系数 a,毛管铺设坡度和流态指数显著影响毛管入口流量系数 b;确定了系数 a和b 的计算式,与退步法计算结果比较,平均相对误差分别为2.30%和0.70%;当毛管入口工作水头分别为4、6 m和8 m时,毛管入口流量估算模型计算结果与实测值的平均相对误差为3.79%,精度较高,在微灌系统设计中,可以采用本文建立的模型估算毛管入口流量。