雷显龙[1]2001年在《滴头分形流通道设计及其水力特性的试验研究》文中研究指明滴灌是缓解水资源紧缺状况和改善农业生产条件的有效方法。然而，滴头流道边界复杂，给研究其中的水流流态带来很大的困难，水流在流道中的消能机理不明确，严重地制约了滴灌设备的发展。分形理论为研究复杂的非线性现象提供了强有力的手段，利用它不但能描述复杂的不规则现象，而且还可以构造非线性的几何体，为滴头内水流的研究和滴头流道的设计提供了新的方法。 本文通过对迷宫流道滴头的消能方式的分析，提出用分形理论构造分形体作为流道边界的方法。设计了八种不同的平面流道，并用点火花切割方法加工了流道样品。测定了各种流道在五种不同压力下的流量压力参数，研究在分形流道内物理尺寸对滴头消能能力的影响。结果表明，所设计的流道比常规的迷宫式流道具有更强的消能效果，其流态指数可以小到0.33，常规的迷宫流道滴头流态指数通常都在0.35以上，分形流道具有降低滴头的压力敏感的能力。 本文对分形流道内的流态进行了初步研究，结果表明流道的不规则边界所引起的局部水头损失是流道的主要消能因素。建立了以流道齿的高度（H）和流道深度（D）的比值作为流道局部水头损失的主要影响因素的函数关系，计算分形流道的局部水头损失系数，并对所设计的流道的流量压力进行对比，计算值和实测值相差-18—16％，可以为设计滴头流道的参考。
李云开[2]2005年在《滴头分形流道设计及其流动特性的试验研究与数值模拟》文中研究表明滴头是滴灌系统最关键的部件之一,我国设计主要是以引进和仿制为主,国内还没有一种具有自主知识产权而水力性能和抗堵塞性能俱佳的滴头,究其原因主要是缺乏流道设计理论指导。本文就是利用分形几何理论构造滴头流道,并将数字式粒子图像测速技术(DPIV)、平面激光诱导技术(PLIF)、计算流体动力学(CFD)理论应用于流道研发中,形成了滴头分形流道设计理论和平台,主要的研究内容与成果包括: 建立了基于CAD-CFD联合运用、滴头平面模型的滴头分形流道技术开发平台,提出了基于AutoCAD技术和读数显微镜联合应用的滴头流道几何参数测试方法。 基于分形几何构造复杂分形体的能力以及紊流本质的分形特征,创造性地利用Koch、Minkowski曲线为中心线或边界线构建了能够满足滴头制造的分形流道,实现了滴头流道的全紊流设计。经通径分析发现分形流道流量系数主要与流道横截面面积、流道长度有关;流道几何参数对流态指数影响微小,可以忽略不计,流态指数主要与流道结构形式有关。经量纲分析和圆管紊流理论分析表明流道内部流动的雷诺数R_e对流道摩阻系数λ影响很小,可以忽略不计;λ随R~(D_f)/L_n的增加而线性增加,对于滴头流道这种连续扰动引起的水头损失符合线性迭加规律。 探索性的利用显微镜物镜改装CCD相机构建了滴头流道流场的DPIV测试系统,并合作研发了DPIV示踪的荧光粒子,实现了DPIV技术与PLIF技术的结合,成功解决了流道内流动PIV测试中的图像分辨率与拍摄区域间的矛盾问题以及图像噪声干扰,国内外首次在滴头流道流动研究中实现了全场无扰测试。测试结果表明:在1.0-15.0m压力范围内分形流道与迷宫式流道内部流动为紊流,并未呈现出流态转捩行为,其主要是由于滴头流道边界复杂,更有利于水流从层流向紊流的转变;两种分形流道都存在一定的流动滞止区。 借助所构建的DPIV系统以及CFD方法对迷宫式流道内部断面平均流速以及高速区与二次流动区的大小和分布等进行研究,表明CFD数值模拟方法在滴头流道这种临界尺度流体流动研究中是适用的,并能够较为准确的预报滴头的流量-压力关系。 CFD数值模拟结果表明分形流道的紊流强度比迷宫流道的紊流强度要高,构建分形流道是同时提高水力性能和抗堵塞性能的有效途径之一。借助CFD数值试验研究提出了基于流道内部流速分布的常规滴灌和微重力滴灌用滴头分形流道优化设计方法,并建立了面向不同流量需求的滴头分形流道成型设计模式。
参考文献：
[1]. 滴头分形流通道设计及其水力特性的试验研究[D]. 雷显龙. 中国农业大学. 2001
[2]. 滴头分形流道设计及其流动特性的试验研究与数值模拟[D]. 李云开. 中国农业大学. 2005