滴灌系统叠片过滤器离散型流道结构水力性能试验及内部流场模拟

为获得叠片流道内部水流流动特性,解决叠片过滤器水头损失较大的弊端,通过室内试验对比了传统叠片过滤器和具有离散型流道结构的叠片过滤器在不同流量下的水头损失,并采用Fluent19.0对清水条件下2种不同流道结构叠片过滤器内部流场分布规律进行数值模拟。结果表明:流道内部流量模拟值与试验设定值最大相对误差为4.8%;随着流量的增大,传统叠片过滤器产生的水头损失更为明显,与传统叠片过滤器相比,离散型流道叠片过滤器产生的水头损失在最大流量下降幅为20.8%;对不同流道进行内部流场分析,得出同一流量下离散型流道的平均过流断面面积大于直线型流道,过流断面面积越大,则流速越小,水头损失也越小,离散型流道内部局部水头损失占主导地位,凸台的离散排列降低了沿程水头损失。研究结果可为叠片流道的设计和结构优化提供参考。     

离散型流道结构叠片过滤器性能试验研究

在叠片过滤器中,叠片流道的结构决定着其工作性能。为提高叠片过滤器的水力性能和过滤性能,设计了一种离散型流道新型叠片过滤器,并与直线型流道传统叠片过滤器进行对比。通过室内模型试验,研究了两种叠片过滤器的水头损失、除沙率、拦沙量、拦截泥沙粒径分布等指标。结果表明：清水条件下离散型流道新型叠片过滤器最大水头损失为2.34 m,传统叠片过滤器为3.46 m,前者比后者小32.3%~50.0%;含沙水条件下,两种叠片过滤器拦沙量与流量呈负相关关系,随着流量的增加,过滤器拦截泥沙量逐渐减少,前者平均除沙率为18.94%,后者为15.15%;离散型流道新型叠片过滤器的有效过滤周期长、水头损失峰值低,且对细粒径泥沙的拦截效果较好。综上所述,离散型流道新型叠片过滤器与直线型流道传统叠片过滤器相比,具有较好的水力性能和过滤性能。     

凸台类型对离散型流道叠片过滤器水头损失的影响

离散型流道叠片过滤器是一种水头损失相对较小的新型叠片过滤器,其叠片表面均匀分布的凸台结构是影响叠片过滤器水头损失的主要因素之一。为探明凸台类型对内部流场的影响并进一步降低离散型流道叠片过滤器的水头损失,通过物理试验与数值仿真,对比分析了初始的右三角形和优化新增的菱形、椭圆形、上三角形、下三角形等共5种凸台类型的离散型流道叠片过滤器的水头损失及流场分布特征。结果表明：将离散型流道叠片过滤器凸台类型设置为下三角形有利于减小水流主流区与凸台边壁的接触长度和凸台间湍动能强度,降低离散型流道叠片过滤器的水头损失;与初始右三角形凸台相比,4种优化的凸台与主流区接触长度的降幅为9.61%~36.73%,最大湍动能的降幅为25.87%~49.96%,其中下三角形凸台降幅分别为29.99%和49.96%;根据模拟计算可得右三角形凸台流道间水头损失系数最大,下三角形凸台流道间水头损失系数最小,其能量转换效率最高;清水条件下,下三角形凸台离散型流道叠片过滤器水头损失相比初始离散型流道叠片过滤器降低了14.89%~21.93%。研究结果可为离散型流道叠片过滤器的结构优化提供参考。     

温室滴灌首部系统水力性能测试研究

温室灌溉系统的水力性能是灌溉生产和配套的重要依据。针对3种常用的叠片过滤器(1.5、1.2、1.0 inch)设计了5种典型的首部组合,并测试其水力性能,为首部选型提供基础数据。通过试验,得到如下结论:(1)内部结构简单、尺寸较大的叠片过滤器,水力性能较好;(2)5种组合中,组合1的水头损失最小,且各分部水头损失比例最为均匀、稳定;(3)首部水头损失主要来自于水表、过滤器及其他部件等部位,首部水头损失较大,一般应控制首部水头损失在10 m以下。     

滴灌网式过滤器水头损失试验及分析

滴灌用自清洗网式过滤器是目前国内外应用最广泛的过滤器之一,其水头损失是评价过滤器性能的关键参数.对过滤器的水力性能进行系统研究,分析了80目滤网清水和浑水水头损失的变化规律.通过清水试验,拟合得到了进水流量与水头损失变化的关系式;通过浑水试验,采用单因素分析法对流量相同和含沙量相同条件下的水头损失变化规律进行研究,得到...     

流道结构参数对滴头水力性能影响的模拟研究

应用CFD模拟滴头内部流体特性,分析了流道长度、宽度、深度与滴头水力性能的关系.结果表明,当其他流道结构参数保持不变时,滴头流量随着流道长度的增大而减小,随着宽度与深度的增大而增大:流道长度、流道宽度和流道深度均对滴头流态指数影响不显著,与流量系数呈指数关系,流量系数随着流道长度的增大而减小,随着流道宽度和深度的增大而增大.     

三并联四寸小型组合网式过滤器的水力性能研究

为了研究三并联四寸小型组合网式过滤器的水力性能,并确定影响该装置水头损失的因素,分别进行了清水试验与浑水试验。试验结果表明,清水试验时,水头损失与流量和滤网目数有关,流量与目数越大则水头损失越大。结合试验数据,分别拟合出100目及120目的水头损失的经验公式,所得结果为三并联四寸小型组合网式过滤器在小面积的灌区应用提供了理论指导,具有实际意义。     

超低水头竖井贯流式水轮机三维湍流数值模拟

针对竖井贯流式水轮机导叶叶片数对其性能的影响,结合淮安市古黄河水利枢纽工程水轮机模型试验,在一定导叶开度下,对不同导叶数的竖井贯流式水轮机进行了基于CFD的数值模拟,并获得了设计点工况下配置不同导叶数量时水轮机的水力性能。将不同方案在水头损失以及流道和转轮效率上进行了对比。结果表明：随着导叶数的增加,流道效率和转轮效率逐渐提高,水头损失随之减小。通过分析贯流式水轮机内流场并结合外特性计算结果,最终确定了最佳导叶数方案;数值模拟得到的效率与试验数据的平均误差相当小,证明了数值模拟的准确性。该方法可以为超低水头竖井贯流式水轮机设计及其水力性能优化提供参考。     

水锤泵内部流道优化及性能研究

水锤泵是一种不用电和油的自动泵水机械,在缺电、无电的山区、农村具有广阔的应用前景。为解决传统设计过程中难以对流道进行评析、研发周期长以及产品性能低的难题,提出了水头损失系数、阀瓣升力系数、阀瓣受力偏心距和出口流速分布均匀度的水锤泵内部流道评价指标和相应的数学模型,建立了采用前扩式和后扩式流道的水锤泵数值模型,并进行了分析对比。前扩式和后扩式流道的水头损失系数分别为4.51和3.72,泄水阀的升力系数分别为4.11和2.23,泄水阀受力来流方向的偏心距分别为0.21 mm和2.02 mm,泄水阀出口的流速分布均匀度分别为47.8%和69.2%。经对比,后扩式流道的水头损失系数和泄水阀升力系数小,受力偏心距大,出口流速分布均匀度高,是一种较为合理的布置形式。选择后扩式流道制造生产了新型水锤泵,在不同作用水头和扬程下进行多工况性能测试,建立了扬水量评估公式,给出了所需的来水量。     

两种簸箕形进水流道泵装置数模分析与比较

利用三维湍流数值模拟方法分析比较了两种流道在带泵与不带泵情况下进水流道的出口流场情况以及流道水力损失情况。研究结果表明,两流道在各工况下,内部流态良好,无漩涡或脱流。水流在到达两流道出口断面时速度均匀度已经比较理想分别达到94.40%和94.58%,速度加权平均角分别达到89.9°和89.9°。泵装置的计算结果表明叶轮旋转对水流流速均匀度的影响较为明显,而对水流速度加权平均角的影响微小。水泵叶轮旋转对进水流道的水力性能会有一定的影响,泵装置水力特性并不是泵水力特性和流道水力特性的迭加。在大流量工况区流道形式1的水力性能稳定性要稍优于流道形式2。更多还原     

全自动鱼雷网式过滤器内部清水流场特性数值分析

采用Fluent软件中的Realizable k-ε湍流模型与多孔介质阶跃面对不同流量下全自动鱼雷网式过滤器的清水流场进行数值模拟.结果表明:数值计算中进、出口间水头损失同物理试验的吻合程度较高,选择的数学模型具有较高的准确性和可靠性.对比不同流量下的计算结果可知,流量不同时过滤器内速度分布规律相同,压强分布规律也相同,但流量越大,水头损失越大,滤网内外侧的速度差、压强差也就越大;过滤器内的速度和压强分布越不均匀,结构有待进一步优化.     

The effect of surges on the performance of rapid gravity filtration

Filters used in drinking water treatment are subject to small continuous flow rate fluctuations or surges. Large changes in rate are known to have a detrimental effect on filtrate quality. Less is known about the effects of surging. Past observations suggest that surging may significantly influence filter performance but the effect has yet to be confirmed under controlled conditions and the mechanisms critically examined. Two rapid filters were developed in the laboratory to investigate the influence of surging on performance. Reproducible performance was established before applying surges to one filter only. Measurements of head loss and turbidity were taken with depth and time. Surges were found to reduce filter performance. The fluctuations in flow were found to slow the rate of ripening of the filter, retard the rate of head loss development and reduce the removal efficiency. The experimental results obtained suggest that surging does have a significant effect on rapid filter performance.     

流道滤网微观阻力机理试验研究及应用

从滤网几何与物理特性、水的薄膜结构、絮凝特性等角度对滤网微观阻力进行了机理分析与试验研究。通过不同规格滤网、不同来流条件的水槽试验,得到滤网空隙率、网前流速水头、水流Re与滤网水头损失的相关关系,同时发现了受空隙率影响滤网局部水头损失具有两类不同变化特征,并给出了孔隙率的界限阈值。基于当量阻力概念,提出了满足局部阻力损失相似的模型滤网设计方法,并在大型电厂流道模型试验中运用,取得较好效果。研究成果补充完善了流道滤网微观阻力相似理论。     

虹吸管气液两相流压降特性试验

通过系列试验量测了不同安装高度、不同水位差时虹吸管水平管段的压降、含气率及过流量,探讨和分析了虹吸管气液两相流压降的变化规律及气液两相流流型不同时影响管道压降的因素。结果表明,气液两相流管道压降与液相满流时压降规律相同,即压降值随管道水头的增大而增大;但是,与液相有压管流不同,水位差一定时压降值随安装高度的增大而减小。当虹吸管内为气泡流时,气泡存在对沿程阻力系数λ影响很小,可忽略不计。管道实测压降小于计算值的原因是气液两相压降减小率等于流速减小率。当虹吸管内为过渡流和气团流时,气液两相压降减小率与流速减小率相差较大,实测压降的减小不仅与流速减小有关,含气率的大小对气液两相压降的影响也不可忽略,含气率的增大使气液两相流动阻力增大,即压降增大。     

虹吸管道水气两相流动过流能力的试验分析

通过对虹吸式输水管道输水能力的试验研究,观测到不同安装高度下的气液两相流现象。量测了不同安装高度相应水位差下的流量的大小,并分析了流量变化规律。研究发现,随着安装高度的增大,虹吸管内气液两相流流型由气泡流转化为气团流。分析原因发现在安装高度h_s=2 m时,流量减小率与面积减小率相等,表明气液两相流时过流面积小于液相满流时过流面积是流量的减小的主要原因;当安装高度h_s2 m时,流量减小率与面积减小率相差较大,表明流量的减小不仅与面积变化有关,还应与沿程阻力系数有关。掺气浓度的增大使管内压降增大,压降的增大导致了管内阻力增大,从而使沿程阻力系数增大,而导致流量减小。     

单裂隙辐射流渗流试验研究

通过裂隙辐射流渗流试验装置对人工裂隙进行不同法向荷载下渗流试验,分析法向应力和渗流压力对渗流量的影响机理。各级法向荷载下裂隙面冲刷痕迹大体接近,被冲刷的区域集中在试件中心进水口处,进水口附近水流产生较大紊动。不同法向应力下渗流量与入渗水头近似呈线性关系,说明了试验过程中裂隙水的运动特性符合达西定律;相同入渗水压下的渗流量大致相同,上下试件之间的接触状态不随法向应力的加大发生变化,而是维持一个稳定的裂隙开度。入渗水压从0.1 MPa到0.2 MPa之间水头损失增加较快,0.2 MPa后增速变慢且趋近直线;水头损失百分比曲线呈现先增大后减小的规律,拟合曲线为三次多项式。     

不同滤网条件的微压过滤冲洗池过滤性能研究

为探讨微压过滤冲洗池采用不锈钢和腈纶滤网作为过滤元件的过滤性能,以过滤时间、拦截泥沙质量及泥沙去除率为评价指标,在水流含沙量为0.66 kg/m³和流量为5.0 m³/h条件下分别开展了物理模型试验。试验结果表明：在水箱水深变化方面,腈纶滤网存在水深恒定、水深快速增加及水深急速增加3个过滤阶段,而不锈钢滤网没有水深急速增加阶段;两种滤网的水深恒定时间相差不大,但不锈钢滤网的过滤时间略大于腈纶滤网;腈纶滤网拦截泥沙质量大于不锈钢滤网,且腈纶滤网能拦截到更小粒径的泥沙;腈纶和不锈钢滤网的泥沙去除率分别为61.10%～83.50%和44.00%～62.05%,前者是后者的1.35～1.42倍。综合考虑各项指标认为腈纶滤网更适用于微压过滤冲洗池,试验成果可为微压过滤冲洗池的深入研究提供理论依据和技术支撑。