痕量灌溉控水件數(shù)值模擬與實驗研究
發(fā)布時間：2020-12-09 08:47
痕量灌溉技術是一種具有雙層過濾膜的新型節(jié)水技術,其灌溉管的核心器件由面積大、孔徑小的過濾膜和面積小、孔徑大的毛細管束組成。在大規(guī)模的田間灌溉實驗中,灌溉系統(tǒng)的各類參數(shù)設置需要重復、大量的試驗,試驗周期長,試驗成本高。而數(shù)值模擬分析能夠有效分析灌溉管內的壓力和水流速度等規(guī)律。因此,利用有限元分析來指導實際痕灌灌溉管的選擇和鋪設,可縮短試驗周期,節(jié)約試驗成本。本文以痕量灌溉管為研究對象,采用ANSYS模擬仿真軟件,建立管中流動有限元模型,系統(tǒng)模擬了痕灌管在不同間距和壓力下的流場變化規(guī)律,并通過室內實驗結果進行驗證。室內實驗結果與模擬曲線的匹配度較高。不同間距的痕灌管在同一壓力下的模擬出口流量幾乎相同,且痕灌產品的出水均勻度較高。每一類痕灌管在不同壓力下的模擬出口流量均隨著進口壓力的增大而增大。通過實驗和模擬結果互相驗證及調整,建立優(yōu)化的痕灌管模型,模擬不同滲透率、管徑、膜面積比和孔徑比的出水規(guī)律。痕灌管的出水量隨著毛細管束的滲透率的減小而呈小M形曲線減小,其波動幅度為1.85 L/h。痕灌管的出水量隨著其管徑的增大而呈斜線增大,其波動寬度為0.027L/h。痕灌管的出水量隨著毛細管束直徑的...
【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
痕量灌溉管示意圖
均處于同一個水平高度，其重力勢能相同。痕灌產品的動力由離心泵提供，將痕品中的水流速度和流量轉化成一定的壓力，即痕灌管的進口壓力。故整個實驗和模擬過程中能量守恒。.3 數(shù)值模擬過程數(shù)值模擬過程包括三個步驟，即三維建模及網格劃分、邊界條件及算法的定義代計算得出模擬結果。本次實驗采用的是普泉科技有限公司的痕量灌溉帶產品，痕灌管建模，進行模擬計算。建模前需要確定痕灌管的幾何結構參數(shù)。通過對痕進行較精確的測量，基本確定了三維痕灌管模型的參數(shù)。.3.1 建模首先應用 Gambit 軟件對痕灌產品進行三維建模，由點構成線，由線組成面，擴充為體。如下圖 2-1 所示，為所測得的痕灌管的基本尺寸參數(shù)。
圖 2-2 三維痕灌管網格2.3.3 邊界條件定義模型邊界條件定義包括：流動進口邊界、流動出口邊界、給定壓力邊界、壁面邊界、對稱邊界、周期性邊界等。在迭代求解計算前設置邊界條件，即給定各類求解方程的初始值。在本課題中主要定義壓力進口邊界、壓力出口邊界、多孔介質階躍、壁面邊界等初始值。管中流動模型較為簡單，在Gambit軟件中進出口分別設置為壓力進口、壓力出口即可。但痕灌管模型中的控水件包含兩種多孔介質，故需要設置面多孔介質的邊界類型為 POROUS-JUMP，體多孔介質的邊界類型為 FLUID，兩層過濾膜在ANSYS 軟件中具體定義參數(shù)。最后，在 Gambit 軟件中保存網格文件格式為 henguan.dbs 文件，并導出網格文件 henguan.msh；安全退出 Gambit 界面即可不損壞網格文件。將 henguan.msh文件導入到 ANSYS 模擬軟件中，從而可設置邊界條件，并迭代
【參考文獻】：
期刊論文
[1]痕量灌溉技術原理與流量測試[J]. 趙浮萍. 當代農機. 2016(06)
[2]極端干旱區(qū)紅棗痕量灌溉技術研究[J]. 王成福,諸鈞,曹偉. 陜西水利. 2016(03)
[3]痕量灌溉技術在日光溫室西葫蘆栽培上的應用研究[J]. 沈富,劉宏久,李建設,高艷明. 湖北農業(yè)科學. 2016(02)
[4]痕量灌溉技術在設施蔬菜上的應用[J]. 王景華. 農業(yè)技術與裝備. 2015(09)
[5]新疆痕灌技術讓農業(yè)“節(jié)水增效”[J]. 農村實用技術. 2015(08)
[6]痕量灌溉水分運移調控與水分分布過程實驗研究[J]. 馬勤學,李紅旭. 新疆環(huán)境保護. 2015(01)
[7]Hydrus-3D模型模擬田間點源入滲與水分再分布準確性評價[J]. 周廣林,王全九,李云,蘇李君. 干旱地區(qū)農業(yè)研究. 2015(02)
[8]基于量綱分析的內鑲圓柱式毛管局部水頭損失研究[J]. 王亞林,朱德蘭,張林. 水利學報. 2015(05)
[9]痕量灌溉管不同埋深對日光溫室沙培黃瓜的影響[J]. 沈富,哈婷,李建設,高艷明. 廣東農業(yè)科學. 2014(23)
[10]痕灌技術破解低流量下灌水器堵塞難題[J]. 林業(yè)實用技術. 2014(10)
碩士論文
[1]高速公路綠化隔離帶節(jié)水灌溉技術應用研究[D]. 范達.大連海事大學 2014
[2]河套灌區(qū)農田激光平地試驗分析與水平畦田技術模式研究[D]. 李佳寶.內蒙古農業(yè)大學 2014
[3]痕量灌溉技術在新疆過渡帶典型土壤中水分運移應用試驗研究[D]. 于洋.新疆大學 2014
[4]聚丙烯微孔膜的表面親水性能研究[D]. 胡惠敏.武漢工程大學 2014
[5]波動水壓對灌水器水力性能影響的實驗研究[D]. 王聰.華中科技大學 2011
本文編號：2906616
【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
痕量灌溉管示意圖
均處于同一個水平高度，其重力勢能相同。痕灌產品的動力由離心泵提供，將痕品中的水流速度和流量轉化成一定的壓力，即痕灌管的進口壓力。故整個實驗和模擬過程中能量守恒。.3 數(shù)值模擬過程數(shù)值模擬過程包括三個步驟，即三維建模及網格劃分、邊界條件及算法的定義代計算得出模擬結果。本次實驗采用的是普泉科技有限公司的痕量灌溉帶產品，痕灌管建模，進行模擬計算。建模前需要確定痕灌管的幾何結構參數(shù)。通過對痕進行較精確的測量，基本確定了三維痕灌管模型的參數(shù)。.3.1 建模首先應用 Gambit 軟件對痕灌產品進行三維建模，由點構成線，由線組成面，擴充為體。如下圖 2-1 所示，為所測得的痕灌管的基本尺寸參數(shù)。
圖 2-2 三維痕灌管網格2.3.3 邊界條件定義模型邊界條件定義包括：流動進口邊界、流動出口邊界、給定壓力邊界、壁面邊界、對稱邊界、周期性邊界等。在迭代求解計算前設置邊界條件，即給定各類求解方程的初始值。在本課題中主要定義壓力進口邊界、壓力出口邊界、多孔介質階躍、壁面邊界等初始值。管中流動模型較為簡單，在Gambit軟件中進出口分別設置為壓力進口、壓力出口即可。但痕灌管模型中的控水件包含兩種多孔介質，故需要設置面多孔介質的邊界類型為 POROUS-JUMP，體多孔介質的邊界類型為 FLUID，兩層過濾膜在ANSYS 軟件中具體定義參數(shù)。最后，在 Gambit 軟件中保存網格文件格式為 henguan.dbs 文件，并導出網格文件 henguan.msh；安全退出 Gambit 界面即可不損壞網格文件。將 henguan.msh文件導入到 ANSYS 模擬軟件中，從而可設置邊界條件，并迭代
【參考文獻】：
期刊論文
[1]痕量灌溉技術原理與流量測試[J]. 趙浮萍. 當代農機. 2016(06)
[2]極端干旱區(qū)紅棗痕量灌溉技術研究[J]. 王成福,諸鈞,曹偉. 陜西水利. 2016(03)
[3]痕量灌溉技術在日光溫室西葫蘆栽培上的應用研究[J]. 沈富,劉宏久,李建設,高艷明. 湖北農業(yè)科學. 2016(02)
[4]痕量灌溉技術在設施蔬菜上的應用[J]. 王景華. 農業(yè)技術與裝備. 2015(09)
[5]新疆痕灌技術讓農業(yè)“節(jié)水增效”[J]. 農村實用技術. 2015(08)
[6]痕量灌溉水分運移調控與水分分布過程實驗研究[J]. 馬勤學,李紅旭. 新疆環(huán)境保護. 2015(01)
[7]Hydrus-3D模型模擬田間點源入滲與水分再分布準確性評價[J]. 周廣林,王全九,李云,蘇李君. 干旱地區(qū)農業(yè)研究. 2015(02)
[8]基于量綱分析的內鑲圓柱式毛管局部水頭損失研究[J]. 王亞林,朱德蘭,張林. 水利學報. 2015(05)
[9]痕量灌溉管不同埋深對日光溫室沙培黃瓜的影響[J]. 沈富,哈婷,李建設,高艷明. 廣東農業(yè)科學. 2014(23)
[10]痕灌技術破解低流量下灌水器堵塞難題[J]. 林業(yè)實用技術. 2014(10)
碩士論文
[1]高速公路綠化隔離帶節(jié)水灌溉技術應用研究[D]. 范達.大連海事大學 2014
[2]河套灌區(qū)農田激光平地試驗分析與水平畦田技術模式研究[D]. 李佳寶.內蒙古農業(yè)大學 2014
[3]痕量灌溉技術在新疆過渡帶典型土壤中水分運移應用試驗研究[D]. 于洋.新疆大學 2014
[4]聚丙烯微孔膜的表面親水性能研究[D]. 胡惠敏.武漢工程大學 2014
[5]波動水壓對灌水器水力性能影響的實驗研究[D]. 王聰.華中科技大學 2011
本文編號：2906616
本文鏈接：http://www.wukwdryxk.cn/nykjlw/nygclw/2906616.html
教材專著
