巷道通风阻力计算风量流态指数研究

为确定井下巷道内风流流态何时为过渡态、过渡态时风量流态指数值如何选取,利用CFD软件搭建不同风速、当量直径的巷道通风模型,采用数值模拟方法利用四种求解模型分别对各巷道的风量流态指数进行模拟计算.研究结果表明:SST k-ω求解模型对过渡态的巷道风流模拟效果较好,井下绝大部分用风地点风流流态为完全紊流,当风速较小且巷道当量直径过大或极小时巷道风流流态将为过渡态,风速和巷道当量直径间的耦合作用为造成风量流态指数发生变化的主要因素.

渗流运动的流态指数研究

在通过相似分析建立的实验模型上,研究了流态指数的变化规律,找出了流态指数与渗透速度之间的对应关系,给出了一个流态指数的经验表达式及变化规律曲线,为工程应用奠定了基础。

涡漩对迷宫流道灌水器水流流态的数值影响分析

为分析涡漩对迷宫流道灌水器内部水流流态的影响。借助Fluent软件对矩形、齿形、三角形、梯形4种形式灌水器流道内部水流流场进行模拟,并最大限度地保留流道内主流区的流线边界,确定出4种圆弧形抗堵性能良好的无涡流道结构模型。对上述无涡流道及相应的有涡流道模型进行速度场以及压力场的研究分析。结果表明,无涡迷宫流道内水流流态介于层流与湍流之间的过渡区,水头损失与流速的线性斜率为1.49~1.60;有涡迷宫流道内水流流态为湍流,水头损失与流速的线性斜率为1.75~2.00;4组有涡流道模型的流态指数均靠近0.5,水力性能较优越;对于同一种形式的流道模型,去掉漩涡后,其流量系数变小,流态指数变大,灌水器的水力性能变差。模拟结果证明涡漩的存在可以增强流道内水流的湍动强度,提高迷宫灌水器的水力性能。

松散破碎介质中液体饱和渗流规律研究

原地爆破浸出采场的铀矿堆,是一种由凿岩爆破法构筑而成的矿堆,是一种松散破碎介质,其粒径服从Rosin-Rammler分布,其特征粒径、粒径分布指数和孔隙率随所采用的爆破参数和爆破工艺的不同而不同。为了研究这类铀矿堆的特征粒径、粒径分布指数和孔隙率对其中液体饱和渗流的影响,根据Rosin-Rammler分布,选配了7组具有不同颗粒级配的试样,采用自制的松散破碎介质液体饱和渗流试验装置,对其中液体饱和渗流的规律进行了试验研究,并利用试验结果,采用自适应神经模糊推理系统(ANFIS),建立了根据特征粒径、粒径分布指数和孔隙率预测渗透率和流态指数的ANFIS模型。结果表明:松散破碎介质中的液体饱和渗流满足非Darcy指数定律;所建立的预测渗透率和流态指数的ANFIS模型,能够给出具有足够精度的预测结果,这为渗透率和流态指数的预测开辟了新的途径。

滴灌灌水器迷宫流道的内部流体数值模拟与流动分析

【目的】研究滴灌灌水器的结构参数对其水力性能的影响。【方法】提取齿形迷宫流道灌水器齿宽、齿底距、齿高为结构控制参数,在CAD几何建模的基础上,应用基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的流体分析软件FLUENT,对灌水器迷宫流道内流体的流动进行数值模拟,得到流量压力关系以及流场可视化图,由此分析了各参数对灌水器性能的影响,以及流道内水流的速度矢量分布规律。【结果】当齿高保持恒定时,齿宽和齿底距均与流量、流态指数呈正相关关系,且齿宽对流量、流态指数的影响较齿底距更显著;而齿宽和齿底距保持不变时,齿高与流量、流态指数呈负相关关系。【结论】齿宽相对越小,灌水器消能效果与抗堵塞性能越好。因此,可以通过适当减小齿宽和齿底距、增大齿高等措施改善灌水器的水力性能。

滴头最大流量偏差率计算方法及影响因素评价

首先分析了滴头水力特征曲线方程中流量系数分布规律,当流量系数服从正态分布时,流量系数在其平均值的±3倍标准差之间变化的概率为99.73%(近似于100%),因此流量系数最小值为平均值减3倍标准差,最大值为流量系数平均值加3倍标准差,在此基础上提出了综合考虑水力偏差、制造偏差和微地形偏差的综合流量偏差率计算公式;然后以制造偏差系数、流态指数、压力差、平均工作水头及田面局部高差作为影响因子进行流量偏差率及毛管造价敏感性分析.结果表明:对流量偏差率影响程度由大到小的顺序为滴头制造偏差系数、滴头流态指数、压力偏差.当制造偏差系数大于0.04时,毛管造价急剧增大,在设计中应尽可能选择制造偏差系数小、流态指数小的滴头.对于常规滴灌系统,当滴头工作水头大于10 m时,田面局部高差对流量偏差率影响可忽略.

模拟植被地表覆盖率与地表粗糙度对坡面流流速的影响

采用定床冲刷实验,在3个坡度(5°、10°、15°),9个单宽流量(0.2~0.6 L·m^(-1)·s^(-1)),4个地表覆盖率(0、1.7%、3.5%、6.1%)及4个粗糙度(0.009,0.12,0.18,0.38)影响下,系统研究坡面流流速与地表覆盖率、粗糙度、坡度及流量间的关系。结果表明:在实验条件下,坡面流流速的变化范围为0.25~0.60 m·s^(-1),各工况条件下坡面流流速随着流量增加呈幂指数增加,随着坡度的增加而显著增加,随着粗糙度、地表覆盖率的增加而减小。各影响因子对坡面流直接作用的影响程度大小排序为坡度(0.821)>流量(0.358)>粗糙度(-0.287)>地表覆盖率(-0.123)。所有坡面流能量都是以克服阻力做功为主(m>0.5),转化动能为辅。随着粗糙度的增加,坡面流用于克服阻力做功的能量也在增加。当地表覆盖率最大时,能量消耗于阻力做功最多;但在地表覆盖率较小时,能量消耗差异不明显。

滴灌齿型迷宫流道灌水器水力性能数值试验研究

为研究齿型流道结构参数对灌水器水力性能的影响及流道水流流动机理,选取流道结构尺寸参数齿宽a(A)、齿底距b(B)、齿高h(C)为试验因素及流态指数为试验指标,选用L9(34)正交表安排正交试验方案,利用CFD数值模拟软件FLUENT建立各方案模型并进行数值求解,采用极差分析、方差分析及线性回归法分析数值模拟试验结果,并研究了流道内部流场,以解释其消能机理。结果表明,齿形迷宫流道结构参数最优组合为A3B1C3,影响主次顺序为B、C、A;建立结构参数和流态指数间的线性回归模型;流道内部水流依靠漩涡产生局部水头损失达到消能效果。

新型小管稳流器结构参数设计与试验研究

为了研究新型小管稳流器的水力性能及其结构参数对水力性能的影响,取稳流器流道的7个结构参数作为因素,采用正交试验设计方法,制定了16组方案,在50~250 kPa等6个不同工作压力下进行水力性能测试.结果表明16组试验方案下流道的流态指数为0.475~0.498,其水力性能良好.利用极差分析法,分析得知流道第2组分水板与过水板间距对流态指数的影响最大,第1组分水板与过水板间距对流态指数影响最小.应用多元线性回归分析,建立7个结构参数与流态指数之间的回归模型,方差分析表明其相关性良好;t检验显示,第1组分水板与边壁间距、第1组过水板中部过水孔径和第2组分水板与过水板间距对流态指数影响显著;同时验证试验表明,该回归模型计算值与试验值误差小于5%,能准确可靠地预测流态指数.

灌水器流道结构参数与水力性能关系

将齿形、梯形和矩形等由欧氏几何原理生成的迷宫流道统一成一种几何模型,取其中关键的5个参数作为因素,采用正交试验方法设计出25组灌水器流道结构,应用Fluent软件对此25组灌水器流道结构进行数值模拟.研究结果表明,流量和流态指数的极差和方差分析的结论均显示出上底宽和转角对流态指数具有显著性影响,同时上底宽还对流量有较高显著性的影响;此5个参数中,上底宽对流量和流态指数影响最大;应用多元线性回归方法拟合出流道结构参数与流量系数和流态指数的回归方程,从而得出流道的流量压力关系式.此回归方程具有较高的相关性和显著性,能预测灌水器流量和流态指数.

主副流道旋转微喷头的研制和性能测试

针对现有的单流道旋转微喷头喷洒水量不均匀,旋转喷洒过程中抖动大的不足,研制开发出主流道和副流道为一体的微喷头旋转体,主流道和副流道相向设置。主副流道旋转体中的主流道控制远处的水量,副流道控制近处的水量,大大提高了喷洒的均匀度,同时保证了旋转体的重心处在旋转体转动的中心线上,克服了喷洒转动过程中抖动大的现象。喷洒试验表明,主副流道旋转体在3种喷嘴直径下,流态指数在0.47~0.58之间,为全紊流状态的非压力补偿式。与传统的单流道旋转微喷头相比,主副流道微喷头喷洒效果良好,性能可靠,扩展性强。对提高自主知识产权品牌的市场化占有率具有非常重要的意义。

锐角转折式滴灌带流道水力性能研究

【目的】确定逆流进水锐角转折流道式滴灌带定型生产尺寸。【方法】通过水力性能试验测定了18种不同尺寸规格的滴灌带在不同工作压力条件下的流量。【结果】流道转角、流道宽度、流道深度3个因素对逆流进水锐角转折流道式滴灌带的流量均有影响,其中流道深度对滴灌带流量的影响最为明显,其次为流道宽度,流道转角的影响最差。30°流道转角所对应的流态指数最小,其次为45°、60°流道转角所对应的流态指数最大。在相同的流道转角和流道宽度下,流道深度为0.2、0.4、0.6 mm时,流态指数随着流道深度增加而减小。【结论】以流态指数作为逆流进水锐角转折式滴灌带生产定型标准时,可以选择30°流道转角、1.0 mm流道宽度、0.6 mm流道深度作为加工尺寸。

滴灌灌水器流道的计算流体动力学(CFD)分析

微细流道水力学问题通常采用半经验半理论方法完成,其计算精度往往较低。本文通过试验研究与计算流体动力学(CFD)软件相结合方法模拟滴灌灌水器流道的压力场和流速分布,计算了不同微细流道内水流压力—流量曲线,得出其流态指数x,分析灌水器抗堵塞能力,得出计算精度与试验数据相差小于5%的精度,说明该方法对优化灌水器流道的结构形式和提高灌水器流道设计精度很有帮助,能够缩短灌水器开发周期和降低开发费用,对滴灌灌水器开发具有重要意义。

基于FEPG模型进行流道结构两相流模拟性能研究

滴头是滴灌系统的关键部件,其结构形式和水力性能对滴灌系统有着重要的影响。滴头流道结构形式和水力性能关系的研究,有助于对改进滴头性能。文章通过对多种流道结构形式的滴头进行了FEPG与CFD模拟,分析比较出了不同流道的流态指数、流道长度及流道断面积,实验表明影响流态指数的主要因素是流道结构形式,流道长度对流态指数的影响很小。并提出了较优的流道结构,建立了描述滴头流量与流道长度及工作压力关系的数学模型。

滴灌带流量与进水口压力关系测定结果处理的应用实例

采用excell办公系统,分析处理滴灌择带流'量添和加进水趋口势压线力关…系的测定结果,介绍了散点图获取压力流量关系4曲)线在及趋关系势式线,选用excel文档插入公式方法,轻松计算偏差率。旨在通过介绍实例,利用excel文档中插入散点图,轻松获势取线与进名水称口可压力以p定之间义的关系式,同时得到流量常数k、滴水孔流指态指数数关m系,并式最的终完求得整与厂家关系式对应的流量偏差率,来判定滴灌带实测结果的符合性。

低压对不同滴头水力技术指标的影响

通过研究低压工作对不同类型滴头水力技术指标的影响,确定滴头在低压滴灌应用中的适用条件。采用室内测试并利用软件拟合相关曲线,分析了2种管径的8种滴灌管线的滴头在低压工作下的特性并与常压工作进行对比。在低压力工作状态下侧翼迷宫式滴头的变异系数随着压力的减少而增大,内镶贴片和内镶柱状滴头变化不明显;常压流态指数x>0.5的滴头,低压状态下流态指数变大,常压流态指数x<0.5的滴头,低压状态下流态指数变小;低压工作对管径12 mm滴灌管线的流量偏差影响大于管径16 mm,流态指数x<0.5的滴头,常压的压力流量公式计算低压情况下的流量偏差可以满足设计要求。利用常压滴头作为低压滴灌系统中的灌水器时,选择大管径、滴头流态指数小于0.5的滴灌管线,可以提高低压滴灌系统的均匀度,保证灌水质量要求。

几种微灌灌水器均匀度试验研究

对国产的2种压力补偿式滴头、3种稳流器、1种内镶式滴灌管和1种发丝滴头进行了水力性能测试,分析灌水器不同工作压力区间内的流态指数,并以制造偏差和流态指数为主要影响因素,对灌水器进行了水力性能评价。结果表明：压力补偿式灌水器存在最优压力区间,在此区间内灌水器流态指数较小、水力特征曲线平滑;非压力补偿式灌水器在整个压力区间内流态指数稳定、水力特征曲线稳定连续;供试的5种压力补偿式灌水器制造偏差系数较大,为0.14~0.30,而2种非补偿式灌水器制造偏差系数较小（0.02左右）。通过灌水器流态指数、制造偏差系数对综合流量偏差系数的影响的分析表明：灌水器制造偏差对系统灌水均匀度的影响很大,在进行微灌工程水力设计时,应给予高度重视。

试论我国滴头性能技术指标和结构型式的选择问题

本文论述了滴头主要性能技术指标流态指数x,制造偏差系数C_v和流量指标q大小对系统费用、抗堵性能、灌水质量的影响;滴头流道或孔口结构与技术指标和抗堵能力的关系;对我国制造的滴头性能技术指标作出初步评价,并提出了我国滴头性能技术指标和改进流道结构的建议。

聚乙烯管壁厚对圆柱灌水器水力性能影响的研究

为提高圆柱灌水器流量设计精度及滴灌系统的均匀度,以7种圆柱灌水器和4种壁厚组成的25种滴灌管作为研究对象,利用精密微小物体三维扫描仪MCS-60型测量灌水器流道结构参数,并采用自动化程度较高的灌水器水力性能测试平台测试此25种滴灌管,得出其流量压力曲线关系、流量系数和流态指数。测试结果表明,使用不同聚乙烯(PE)管厚度对同一灌水器的流量确实产生影响,其最大影响率能达到20%;不同的PE管壁厚对流量系数影响较大,但对流态指数影响较小;灌水器流道宽度也是造成不同PE管壁厚对灌水器出流的因素,流道越宽,对灌水器出流影响越大。

纽扣式压力补偿灌水器结构优化与性能分析

针对传统压力补偿灌水器生产工艺复杂、补偿效果不佳的问题,该研究以纽扣式压力补偿灌水器结构为基础进行压力补偿元件的优化与性能分析。基于COMSOL双向流固耦合数值模拟平台,对灌水器多物理场耦合的瞬态过程进行力学建模与数值模拟,确定了球型限位曲面与空间螺旋副流道配合的最佳构型。以流态指数为目标,针对副流道深度、宽度、副流道螺旋角度、压力补偿元件硬度等关键因素开展了单因素水力性能试验与正交试验,得出流态指数影响因素由大到小的次序为副流道宽度、压力补偿元件硬度、副流道深度;经响应面分析获得最优参数为:副流道宽度0.65 mm、副流道深度0.14 mm、压力补偿元件硬度53 HA。验证试验结果表明,所设计的灌水器流态指数为0.067,压力补偿区间为0.075~0.30 MPa,满足流态指数不超过0.1、起调压力不超过0.10 MPa、压力补偿区间大小不小于0.15 MPa的设计要求,压力补偿区间内平均流量为2.32 L/h。研究结果可为灌水器产品的研发提供参考。