科研产出
水流近壁面水力剪切力对滴灌系统碳酸钙污垢的影响
《农业工程学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对目前水动力学条件对滴灌系统碳酸钙污垢形成的影响及适宜的污垢控制阈值尚不明确的问题，该研究对不同近壁面水力剪切力（0～0.70 Pa）下的滴灌系统附着碳酸钙污垢总量、晶相组成及表观形貌进行了分析。结果表明：不同剪切力显著（P＜0.05）影响了碳酸钙污垢的形成，随着剪切力的增大碳酸钙污垢的总量呈现先增高后降低的趋势，最大碳酸钙污垢形成量的剪切力为（0.42±0.02）Pa。剪切力较低（0～0.42 Pa）时，随着剪切力的增大碳酸钙晶体的尺寸逐渐变大，Ca2+和CO32-的碰撞几率增加且晶体成核效率提高，使得碳酸钙污垢总量呈现增加趋势；剪切力较高（0.42～0.70 Pa）时，随着剪切力的增大碳酸钙晶体大小逐渐减小，且晶体由于高剪切力的作用发生破碎和脱落，使得碳酸钙污垢总量呈现下降趋势。建议灌水器流道近壁面水力剪切力控制在0～0.24 Pa和0.65～0.70 Pa，以减少碳酸钙污垢的形成。该研究结果可为高抗堵塞灌水器的研发以及劣质水滴灌技术的应用和推广提供支撑。
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纽扣式压力补偿灌水器结构优化与性能分析
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：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.
关键词： 灌水器 优化 压力补偿 水力性能 瞬态数值模拟 双向流固耦合 正交试验 流态指数
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滴灌系统灌水器堵塞及防堵措施研究进展
《农业工程 》 2021
摘要：滴灌系统灌水器堵塞一直是制约滴灌技术应用推广的关键问题,为探索预防、解决该问题的方法,首先,从灌溉水源、灌水器流道结构、滴灌系统运行方式等方面总结了灌水器堵塞类型,论述了该领域的研究成果;其次,通过控制水源处理、配置合适过滤设备、改进灌水器流道、选用较优系统运行方案等方式提高灌水器抗堵塞性能,提出进一步研究发展灌水器堵塞防治新技术;最后,讨论了目前研究中存在的问题及下一步研究建议,为更好地防治灌水器堵塞问题提供新思路。
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