泥沙特性對滴灌灌水器堵塞影響研究.pdf

1、本文以齒形迷宮流道為研究對象，應用短周期堵塞測驗方法，分析沖洗壓力、沖洗時間、沖洗間隔時間三因素對灌水器堵塞影響，并采用Mastersizer2000激光粒度儀測定灌水器出流前后級配變化，確定易造成灌水器堵塞的敏感粒徑。同時本文基于顆粒動力學理論的歐拉-拉格朗日固液多相湍流模型，針對易造成灌水器堵塞敏感粒徑泥沙顆粒在灌水器迷宮流道內水沙運動進行了CFD-DEM耦合數值模擬研究。本文的主要結論如下:
　　(1)沖洗時間、沖洗壓力對灌

2、水器平均流量影響顯著，且沖洗時間影響大于沖洗壓力作用，灌水器平均流量并不是隨沖洗壓力的升高而單調增加的，沖洗壓力為0.225MPa最易引起滴頭堵塞，沖洗壓力0.150MPa次之，而沖洗壓力為0.300MPa沖洗效果最好，灌水器抗堵塞性能最優(yōu)參數組合為沖洗壓力為0.3MPa，沖洗時間為5min，沖洗間隔天數為3d。Mastersizer2000激光粒度儀結果中，以D(0.9)平均值作為易造成滴頭堵塞泥沙顆粒粒徑范圍，本次試驗結果表明，造成

3、灌水器易堵塞的泥沙粒徑范圍為33.089～104.713μm。
　　(2)小沙粒和密度小的沙粒在齒尖間振幅較小，基本上在主流區(qū)運動，速度快且變化頻率小，路程短，時間少，主要受曳力影響，總受力較小，具有較好的跟隨性。隨沙粒直徑和密度的增加，在齒尖間振幅增大，速度變慢但變化頻率增加，路程變長，時間增加，脫離主流區(qū)進入漩渦區(qū)，受慣性力越來越明顯，總受力增加，跟隨性差。沙粒直徑和沙粒密度越小，達到微觀動態(tài)平衡的時間也越短，存在迷宮流道內的

4、數量也越少。
　　(3)沙粒在流道深度中心面附近分布較多，靠近邊壁較少，隨著流道深度的減小，流道內沙粒的體積濃度成倍上升。流道深度越小，流道深度（Z方向上）水流運動速度越小，但沙粒Z方向上運動速度增大，沙粒群穿過中心面次數越多，撞擊邊壁的次數越多，邊壁撞擊次數的增加使沙粒高頻率改變原有運動方向，增加了沙粒之間，與壁面之間的碰撞，沙粒該運動情況降低了其運動速度，減少了動能，不利于沙粒通過迷宮流道，增加了被堵塞幾率。CFD-DEM耦合