摘要：利用CFD流体动力学分析软件,对齿形迷宫流道内部流场进行仿真计算,通过计算结果获得相关参数及可视化图,并基于这些计算结果进行流道结构优化设计。数值计算结果表明流道内部呈紊流流态;涡流区、滞流区和低速区域较大,主流域流通面积小且向右偏移。按主流流线形状对流道进行结构优化后,增强了流道的"自冲刷"功能;优化后的流道适应"低能耗"设计理念,且流态指数降低,满足灌水均匀性、抗堵塞能力以及寿命等设计要求。

摘要：针对灌水器堵塞导致使用寿命过低等问题,该文以迷宫流道灌水器为对象,通过CFDDEM耦合数值模拟和试验相结合的方法,研究了灌水器结构参数、工作压力和沙粒粒径等因素对迷宫流道泥沙通过率和灌水器水力性能的影响,并采用LS-CWM激光粒度仪分析了灌水器出口泥沙级配变化情况.结果表明,灌水器内沙粒通过率与入口压力呈正相关关系,与沙粒粒径呈负相关关系;粒径在0.062 5~0.05 mm范围内时,角度对其通过率影响最大且显著;粒径在0.05~0.032 5 mm内时,各参数对通过率有影响但都不显著.试验分析方面,灌水器相对流量随着试验天数的增加而逐渐减少,整体呈下降趋势;通过数值模拟与试验分析相结合的方法,从宏观与微观的角度分析了迷宫流道内沙粒运动,这种方法大大提高了迷宫流道结构设计的效率.

摘要：针对灌水器易堵塞的问题,以AutoCAD和ANSYS相结合的方法建立了滴灌管式灌水器迷宫流道的CFD数值模型,并对国内常用的方形迷宫流道灌水器的压力流量关系、流道内部的压力和流速分布进行了数值模拟计算。结果表明,迷宫流道内压力沿流道长度呈线性变化,流道齿尖两端都有不同程度的流动滞止区。经过对比分析,根据流道中主流体的流线形状分布重新设计了流道的结构,并进行仿真分析,结果证明流道结构得到了优化,提高了迷宫灌水器的抗堵能力。数值模拟也为灌水器水力性能的进一步研究及一体化灌水器的快速开发提供理论基础。

摘要：以齿形迷宫流道灌水器为研究对象,通过计算流体力学(CFD)数值模拟、PIV观测和样品测试相结合的方法,研究了齿形结构的不同齿底距、齿高下颗粒运动轨迹与流道内部速度场分布的关系,并初步探索了流道结构参数与灌水器抗堵塞性能的关系。结果表明:当流道内固体粒子运动速度小于0.5 m/s时,易在齿底处旋转,而大于此速度时,则易进入主流区被水流带出流道;齿形迷宫流道齿底距与抗堵塞性能呈正相关,齿高与抗堵塞性呈负相关;流道设计时,单纯增大齿底距或者减小齿高,可以有效降低粒子在流道中发生旋转的概率,有利于提高灌水器的抗堵塞性能。

摘要：FEMLAB软件是COMSOL公司生产的一个专业有限元数值分析软件包,是基于偏微分方程的科学和工程问题进行建模和仿真计算的交互开发环境系统。利用FEMLEB软件对迷宫滴头进行三维的流道参数建模,在迷宫流道流态分析、压力流量关系、结构分析、流速分布、抗堵塞性能模拟上,进行参数逻辑化的选择和确定,建立参数化灌水器结构与性能参数关系模型,从而达到产品设计的目的。

摘要：借助Fluent6.2CFD流场软件对齿形迷宫流道滴头内部水流特性进行了数值模拟,研究了流道参数齿角、齿尖参差量对灌水器流量的影响。齿尖角与流量之间呈正相关关系;进行抗堵分析时发现,齿角越小,湍急小体积的漩涡越多,越有利于消能和自清洗抗堵塞,而齿尖角越大,水流流线越平滑,越有利于水中颗粒的排出,因此在进行流道抗堵塞结构优化时,应综合考虑这二者之间的矛盾,根据设计流量选择适当的齿尖角;齿尖参差量与流量之间呈负相关关系,即相同齿角及压力条件下,参差量越大,出口流量越小,齿尖参差量对灌水器流量大小的影响与齿尖角度的大小有着密切的关系,随着齿尖角的增大,增大参差量,流量的减小幅度越大;进行抗堵分析时发现,参差量越小,流道的实际过流断面越大,越有利于水中颗粒排出。

摘要：本项目属机械制造领域；主要应用于农业节水滴灌灌水器的设计与开发，解决传统设计方法中缺乏定量依据、灌水器使用中容易发生堵塞等国际性难题，研究内容及特点如下：

摘要：针对迷宫式最小流量阀的压降过于集中在节流盘片迷宫流道的前段而容易引起强烈冲刷和材料侵蚀的不足,设计连接槽优化结构来连接各迷宫流道,用于改善阀内节流盘片的流动特性。通过CFD数值模拟,对比添加连接槽前后最小流量阀的流场分布及各级压降、流速曲线,可知添加连接槽后迷宫流道的压降更加均匀地分布在各降压级上,局部压力突变区域明显减少,更不容易发生汽蚀。其次,添加连接槽后,降低了各降压级的平均流速,有利于减轻振动及噪声危害。因连接槽使盘片流动空间稍为增大,则对应的出口速度也略增。另外,添加连接槽也使盘片套筒的进口流态由漩涡过渡转变为平稳过渡,使阀门工作更稳定。

摘要：为研究灌水器流道内泥沙颗粒淤积特性的影响因素,进一步降低物理堵塞发生的风险,该研究配置不同浓度(1.8、2.8、3.8 g/L)和不同粒径(0≤d<0.054 mm、0.054 mm≤d<0.075 mm、0.075 mm≤d<0.1 mm)的含沙水,进行全组合间歇滴灌堵塞试验,对含沙水灌溉下灌水器泥沙沉积特性进行分析并对灌水器内流态进行数值模拟研究。结果表明:灌溉结束后,经由边缝式迷宫灌水器输出的泥沙中,黏粒与砂粒比例下降,粉粒比例上升,即灌水器弯曲流道对小于0.002 mm和大于0.05 mm粒径的泥沙具有明显阻滞作用,流道内堵塞的泥沙集中在0.054~0.1 mm的中大粒径范围内。灌水器流道内部流线在主流区呈波浪状前进,主流区水流流速大于近壁区,中部转角处流速均偏大。沙粒易受上转角和下转角处产生的漩涡影响而沉降集中在漩涡中心及背水面。滞留在漩涡区内的泥沙颗粒是引起灌水器堵塞的主要因素。为减少灌水器堵塞风险,在设计优化时宜考虑减少直角、锐角区域以减少漩涡区的形成。研究为滴灌技术进一步推广和应用提供理论基础。

摘要：为了提高灌水器的综合性能,根据边界层分离现象,提出一种倒刺型迷宫流道,并对流道结构进行多目标优化.制作等比例玻璃试验件,采用粒子图像测速技术验证计算结果.针对水力性能和抗堵性能目标,将流道结构参数作为试验因素,以流量、流态指数及粒子通过率为性能指标进行正交试验,总结结构参数对性能指标的影响,通过回归分析得到结构参数与性能指标间的函数关系,提取25组正交组合结构单元的流速场,分析圆角区和倒刺背水区涡旋对内部流场和颗粒运动的影响.将流量函数作为约束条件,将具有极小值极性的流态指数和具有极大值极性的粒子通过率作为目标函数,采用约束粒子群算法对流道结构进行多目标优化,在等权重时从Pareto解集中得到唯一解,优化后模型流态指数为0. 483,粒子通过率为0. 955,流量为2. 17L/h.可见采用上述约束优化设计方法,得到的结构组合可满足流量约束并具有最优综合性能.