【摘 要】
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我国水资源仅占世界的6%,水资源不足已成为制约我国经济的发展主要因素之一。水资源短缺与如何发展农业节水是我国不得不面对的主要问题,解决水资源短缺,发展农业节水技术既关系到我国的粮食安全,也关系到生态安全。当前水资源浪费现象仍普遍存在,不完善的灌溉技术与不合理的灌溉方式,加剧了水资源短缺的现状。近些年来我国在推进农业灌溉节水技术的道路上有了一定的进步,但仍有很长的路要走。农业灌溉节水技术的推广仍然存
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我国水资源仅占世界的6%,水资源不足已成为制约我国经济的发展主要因素之一。水资源短缺与如何发展农业节水是我国不得不面对的主要问题,解决水资源短缺,发展农业节水技术既关系到我国的粮食安全,也关系到生态安全。当前水资源浪费现象仍普遍存在,不完善的灌溉技术与不合理的灌溉方式,加剧了水资源短缺的现状。近些年来我国在推进农业灌溉节水技术的道路上有了一定的进步,但仍有很长的路要走。农业灌溉节水技术的推广仍然存在很大的难度,且受到多种因素的制约。主要表现在对农业灌溉节水技术发展的支持力度不够,水管理体制与政策不完善,工程技术与农艺技术不配套,缺乏节水观念等。滴灌目前是干旱地区最有效,最节水的灌溉方式,其水的利用率可达95%。滴灌技术若能够得到大面积的推广,既保证了农田产量,又有效地缓解了水资源短缺问题。发展适合我国灌溉条件的滴灌技术,研发高性能的灌水器,降低滴灌技术应用成本至关重要。迷宫流道型灌水器作为多种灌水器流道形式的一种,结构简单、水力性能好、造价成本低而广泛应用于滴灌系统中。本文在此背景下基于迷宫流道的截面形式,将矩形截面的小尺度流道作为研究对象,针对矩形截面的小尺度直流道,迷宫流道及弯折流道,采用数值模拟的方法分析截面比率(W/h,流道宽比流道深)的变化对三种不同流道水力特性的影响,旨在能对研发高性能的灌水器提供一定的理论依据。本文主要得到以下结论:(1)矩形截面小尺度直流道内,沿程水头损失与断面平均流速满足线性关系。水流处于层流时,沿程水头损失与断面平均流速的一次方成正比,处于紊流状态时沿程水头损失与断面平均流速的二次方成正比。小尺度的直流道截面面积、截面比率的变化对流体水力特性无明显影响。(2)迷宫流道的截面面积相同截面比率不同时,截面比率越大流量对压力的敏感性越小,水力性能越优。不同的截面比率对迷宫流道出流量的影响与流道面积成正比,流道截面面积增加截面比率不同,相同压力下各型号迷宫流道出流量差异增加。相同截面面积的迷宫流道,截面比率不同对流量系数略有影响,且影响会随着截面面积的增加而增加,对流态指数无明显影响。(3)连续弯折流道内水流受弯折的干扰长度、水头损失、局部水头损失以及局部损失系数与弯折次数成正比。连续弯折流道,弯折间距在一定的范围内,水头损失、局部水头损失、局部水头损失系数与弯折间距成反比。(4)流道截面面积相同,弯折次数相同,组合弯折流道内水流受弯折的干扰长度、水头损失、局部水头损失及局部水头损失系数与流道截面比率成正比。(5)局部损失系数越大,涡流区发展越明显,表明局部损失系数与涡流区的发展成正比。
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