大管径低压滴灌薄壁软管水力特性实验研究

论文摘要

微灌技术作为节水灌溉方式中发展较快的一种灌水方式，其中的滴灌技术更是发展迅速，因其高效的节水效果而受到广泛重视。近年来，低压滴灌技术由于其能大幅降低投资而颇受欢迎，但目前研究的管径主要集中在25mm以下，对低压下的水力特性研究还不够深入，本文主要利用实验方法，并结合一定的理论分析对几种规格大管径低压滴灌薄壁软管的水力特性进行了研究。通过实验研究在低压下多孔出流软管沿程压力分布规律、出流特性规律以及水头损失、灌水均匀度影响因素分析，并对流态指数进行了理论分析，主要结论如下：（1）实验过程中，受软管管段铺设长度、进口压力及孔距影响，沿程流量分布规律不同，但均呈单峰型分布。随铺设长度及孔距增加，出流量最大值出现的位置前移，沿程流量变化也较为均匀；随进口压力增大，沿程流量变化幅度也减小；随孔距增大，首末两端的出流量差值绝对值出现较小波动，但变化不大。（2）持续供水加压下，在整个管段中，沿程压力水头总是一直减小，而且随孔距的增大，递减幅度趋于缓慢，前半段减少幅度约为后半段的4倍；在相同孔距时，受尾部回水影响，相对短的管段压力分布则更为均匀。（3）水头损失随进口压力增大呈线性下降趋势，进口压力为1~3m时的减幅与4~5m时的比值在管长为40m时，其值约为管长为30m时的2倍；随孔距减小，水头损失也减小；对于较长的管段，可采用较大的孔距以此获得相对较小的水头损失，提高灌水均匀度。（4）对于低压薄壁多孔软管，当管道水流流态为紊流时，将实测沿程水头损失值与利用规范推荐公式计算值之比与进口压力、管径、孔距进行回归分析，得到沿程水头损失修正系数β与进口压力呈显著二次函数关系，与孔距也呈二次函数关系以及与管径呈良好的幂函数关系，即β值是进口压力H、管径D与孔距L＇的函数。此外，当管道水流流态为层流时，β值具体形式也有待做进一步研究。（5）压力对灌水均匀度C_u的影响在管长较长时较为显著，而且都会出现一个最大值点；C_u值随孔距增大大致呈上升趋势，但其中变化不尽相同；随管径变化呈两种趋势，当管径小于32mm时变化并不明显，大于32mm后稍有增加，总体变化相对不大。（6）对流态指数x变化与进口压力H、毛管管径D等的关系进行理论分析，利用得到的简单公式即可实现对滴灌系统管道水流流态的简单判别，在降低进口压力和增大毛管管径的双重作用下，x值趋于增大，有趋于层流的趋势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 低压滴灌技术发展
• 1.2.2 低压滴灌水力特性研究
• 1.3 存在的问题与研究重点
• 1.4 本章小结
• 第二章 研究目的、内容、方法和技术路线
• 2.1 研究目的
• 2.2 研究内容
• 2.3 研究方法与技术路线
• 2.3.1 研究方法
• 2.3.2 技术路线
• 2.4 本章小结
• 第三章 低压滴灌薄壁软管出流特性研究
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验装置
• 3.1.3 实验处理
• 3.1.4 实验内容
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 灌水器制造偏差检验
• 3.2.2 多孔软管出流特性
• 3.3 本章小结
• 第四章 沿程压力分布与水头损失研究
• 4.1 多孔软管沿程压力分布规律
• 4.2 多孔软管水头损失变化规律
• 4.2.1 多孔软管水头损失计算方法
• 4.2.2 实验结果与分析
• 4.3 本章小结
• u影响因素分析'>第五章 灌水均匀度 C_u影响因素分析
• 5.1 微灌均匀度表示方法
• 5.1.1 流量偏差率
• 5.1.2 克里斯琴森（Christiansen ）均匀系数
• 5.1.3 灌水器流量变异系数
• 5.1.4 凯勒（ Keller ）灌水均匀度
• 5.2 结果与分析
• u的影响分析'>5.2.1 压力对 C_u的影响分析
• u的影响分析'>5.2.2 孔距对 C_u的影响分析
• u的影响分析'>5.2.3 管径对 C_u的影响分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 流态指数变化的理论分析
• 6.1 研究概况
• 6.2 流态指数的理论分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 研究结论与展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介