现代农业滴灌技术发展论文提纲

2022-11-15

论文题目：基于射流三通的脉冲滴灌性能参数及结构优化研究

摘要：滴灌是目前最有效的节水灌溉方式之一,具有灌水均匀度高、节水节肥、改善作物品质、增产增收等优点,是我国现代农业重点发展的节水灌溉技术,而灌水器堵塞是制约该技术应用的主要问题之一。研究表明,基于射流附壁及负载切换原理发明的射流三通结构,可直接作为脉冲发生器,在毛管内产生间歇性脉冲水流,具有水流紊动强烈、灌水均匀度高、降低系统维护成本等优点。本文以射流三通元件作为动态水压滴灌系统的脉冲发生器,构建脉冲滴灌性能参数试验平台,开展脉冲条件下脉冲参数对流态指数与灌水均匀度的试验研究,总结滴灌带沿程脉冲特性衰减规律。为提高射流三通的脉冲特性,对其结构进行优化设计,加工成试验样机进行试验验证。研究内容及结果如下:（1）开展脉冲条件下脉冲参数对流态指数与灌水均匀度的试验研究。结果表明:1)计算脉冲波波峰、波谷与平均压力下灌水器流量压力关系表达式,通过差值对比确定脉冲波平均压力条件下能够更为准确地反映出动态水压灌水器流量压力关系表达式,该条件下的流态指数可作为脉冲滴灌下的流态指数x;2)研究脉冲参数对灌水均匀度的变化情况,寻求最高灌水均匀度所对应的脉冲参数,得出灌水压力为80 kPa时灌水均匀度最高为98.69%,对应最优脉冲参数为脉冲频率4.2 Hz,水头振幅49 kPa;3)同恒压滴灌相比,设置方案一滴灌带进口脉冲波波峰压力与恒压相同与方案二滴灌带进口流量相同,两种试验方案下脉冲条件均可以降低灌水器流态指数,提高灌水均匀度。其中在方案一条件下,灌水均匀度提高了0.19%~1.80%,流量偏差率降低了2.18%~6.47%。（2）探究滴灌带沿程脉冲与水力特性试验研究。通过对60 m长滴灌带沿程各监测点流量压力分布情况的计算,确定滴灌带沿程脉冲特性的衰减规律,对比分析脉冲与恒压条件下的水头损失。结果表明:1)确定射流三通能够产生脉冲水流的流量阈值范围为0.2~0.8 m~3/h。2)脉冲衰减规律表现为滴灌带进口水头振幅大于10 kPa时,沿程水头振幅的衰减速率存在突变点,沿程脉冲频率的衰减存在峰值点,且突变点与峰值点在沿程衰减位置上是相互对应的。3)研究60 m长滴灌带沿程水头损失的变化情况,脉冲滴灌毛管沿程水头损失小于恒压滴灌。当三通进口流量为0.5~0.8 m~3/h时,脉冲条件下滴灌带水头损失为5.0~8.5 kPa,与恒压相比水头损失减小了62.5%~83.3%。（3）以脉冲频率、水头振幅和水头损失作为试验评价指标,开展灌水均匀度的射流三通结构优化试验。选取影响脉冲特性的6种结构尺寸参数作为主要影响因素,采用正交设计的方法,利用CFX数值仿真模拟技术探究结构尺寸参数对脉冲特性的影响规律。通过极差法确定各影响因素的主次顺序,通过方差法进行影响因素的显著性分析。结果表明:射流三通的最优结构为喷嘴宽度3.8 mm,喷嘴深度10 mm,控制管宽度2 mm,位差1.6 mm,劈距长34 mm,侧壁夹角24°。在50~120 kPa进口压力下,与普通三通相比,灌水均匀度得到明显提升,灌水均匀系数提高了2.82%~3.05%,流量偏差率降低了4.27%~9.17%。

关键词：波动水压;射流三通;脉冲特性;水头损失;流态指数;灌水均匀度

学科专业：水利水电工程

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 选题依据及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 研究内容

1.4 研究方法

第二章脉冲参数对流态指数及均匀度影响规律的研究