微灌滴頭平角齒形微通道流動實驗

對水力直徑90.6μm、寬深比9.668的矩形硅微通道中的流動冷凝過程進行了可視化研究。研究發(fā)現(xiàn),寬矩形硅微通道中的冷凝,沿程主要有珠狀-環(huán)狀復合流、噴射流和彈狀-泡狀流等流型。在珠狀-環(huán)狀復合流區(qū),冷凝液膜可覆蓋通道豎直側(cè)壁,而在通道長邊上,仍然為珠狀凝結(jié)。噴射流位置隨著入口蒸氣reynolds數(shù)的增大而延后,通道截面形狀對流動冷凝不穩(wěn)定性也存在很大影響。噴射流之后為彈狀-泡狀流,彈狀氣泡沿程逐漸縮短,并在表面張力的作用下收縮成圓球形氣泡。冷凝通道的平均傳熱系數(shù)將隨著入口蒸氣reynolds數(shù)的增大而增大。

微通道內(nèi)流動沸騰的研究進展——微通道內(nèi)的流動沸騰在能源、電子冷卻、生物醫(yī)療等高新技術(shù)領域有著廣泛的應用。對微通道內(nèi)流動沸騰的研究進展進行了綜述，研究工質(zhì)涉及到水、制冷劑、液氮等，內(nèi)容包括微通道與常規(guī)通道的劃分，微通道的傳熱特性、臨界熱流密度、...

近幾年來，我國花卉產(chǎn)業(yè)逐漸壯大，花卉種植品種不斷增多，花卉灌溉方式也開始多元化發(fā)展， 本文就常用的灌溉方式進行分析。 滴灌是指所用灌水器以點滴狀或連續(xù)細小水流等滴灌形式澆灌作物的灌溉系統(tǒng)。滴灌系統(tǒng)中常見的灌水器有 滴頭、滴箭、滴灌管、滴灌帶等。滴灌系統(tǒng)是最先進的灌溉方式之一，采用滴灌，可以避免其他灌溉方式灌水 后濕度過大易引起作物染病的弊端，因此滴灌可以說是絕大多數(shù)溫室花卉灌溉系統(tǒng)的最佳選擇。 滴灌系統(tǒng)具有省工、省水、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、增產(chǎn)、適應范圍廣、易于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點，還可以配合 施肥設備，精確地對花卉進行隨水追肥或施藥等作業(yè)。其不足之處是設備投資較高、系統(tǒng)的抗堵塞性能差， 因此滴灌對水質(zhì)要求較高。河北潤田節(jié)水設備有限公司專業(yè)經(jīng)營與溫室、大棚、大田、山區(qū)、園林 綠化等節(jié)水灌溉工程有關(guān)的規(guī)劃設計、材料供應、施工安裝、售后服務、設備維修養(yǎng)護等， 我們將以最好的技術(shù)，優(yōu)異的質(zhì)量，良好

?? s國外噴澈潛技術(shù)s?時帥??艚舯計葉舯?舯舯計竹 ??一 $ 滴灌滴頭流量分布與灌溉水利用率的關(guān)系 g# e *?**卯**舊】安齊寺久男長智男黑田正浩*艚*拍竹葉*艚抽曲 一 、前言 旱地灌溉的灌溉效率是全灌溉系統(tǒng)規(guī) 劃、設計的目標值，可以分為從水源到田問 的輸水效率和送往田間的灌溉水利用率。 輸水效率主要取決于輸水線路的型武。 通常，日本的旱地輸水設施多為符路系統(tǒng)， 其輸水效率幾乎為既定的值。襻if水利用牟是 田問灌溉系統(tǒng)規(guī)劃、設計的口標值，如果提 高灌水利用事，可望得到更高的灌水效掣． 為了評價送到田問的灌水利用效率，提 a{了水的有效利用牢．貯水率和缺水車等概 念，和這些概念類似的瀚水分率則決定 潲溉方式，是選擇、設訃灌溉方式的同標 值，它對

針對再生水水質(zhì)復雜,污染物眾多,其在農(nóng)業(yè)滴灌上的應用對滴灌系統(tǒng)的抗堵塞能力要求更高的特點,采用6種滴頭進行約360h的再生水滴灌試驗,測定了再生水滴灌條件下滴頭堵塞規(guī)律,探討了滴頭流道尺寸參數(shù)對于堵塞規(guī)律的影響,并采用環(huán)境掃描電子顯微鏡技術(shù)分析了滴頭堵塞物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)。試驗結(jié)果表明:不同流道結(jié)構(gòu)的滴頭抗堵塞能力明顯不同,各類滴頭流量下降的幅度范圍為14.4%～72.2%;流道水力直徑、流道長度、鋸齒高度和鋸齒間距等參數(shù)都影響著堵塞的發(fā)生,其中以水力直徑代表性最好,分區(qū)域地呈負相關(guān)關(guān)系;微生物、胞外多聚物以及顆粒物質(zhì)混合形成的絮狀結(jié)構(gòu),構(gòu)成了滴頭流道內(nèi)的主要沉積物;堵塞過程的發(fā)生往往是以微生物富集開始的。試驗結(jié)果有助于進一步提高再生水滴灌的應用水平。

滴頭是滴灌系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,滴頭的堵塞影響灌水均勻性和使用壽命,制約著滴灌技術(shù)的應用與發(fā)展,滴頭的堵塞及防堵塞措施成為滴灌技術(shù)研究領域的熱點。綜述了近年來在滴灌堵塞問題上的研究成果,包括由水質(zhì)因素、滴頭流道結(jié)構(gòu)因素、滴頭加工制造因素和滴灌系統(tǒng)運行因素引起滴頭堵塞問題,以及合理配置過濾設備、化學處理堵塞、設計抗堵滴頭結(jié)構(gòu)、合理設計滴頭流道、加強滴灌系統(tǒng)運行管理等防堵措施。

為了得到再生水灌溉對滴灌流量的影響規(guī)律及滴頭抗堵塞性能,該文通過試驗對再生水灌溉條件下11種不同滴頭流道的流量變化進行了研究。結(jié)果表明:再生水灌溉條件下滴頭流量的降幅與流道長度、流道截面積呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系,具有反沖洗功能的滴頭可以有效防止堵塞。田間試驗表明,再生水處理滴頭流量與地下水處理相比明顯下降,流道沉積物富集是導致滴頭流量衰減的主要原因。建議再生水滴灌系統(tǒng)選擇具有反沖洗功能的滴頭或者滴頭流道較短、流道截面積較小的滴頭,可有效降低堵塞的發(fā)生,為再生水灌溉系統(tǒng)科學選型與配套提供依據(jù)。

滴灌滴頭水力性能優(yōu)化是滴灌技術(shù)不斷發(fā)展的需要。采用響應曲面法研究了梯形迷宮滴頭流道的流道寬度、長度、深度、轉(zhuǎn)角和流道單元數(shù)等5個關(guān)鍵參數(shù)對滴頭水力性能(流態(tài)指數(shù)和流量系數(shù))的影響與最佳水平。試驗結(jié)果表明,所測試梯形迷宮滴頭最優(yōu)流道寬度、長度、深度、轉(zhuǎn)角和流道單元數(shù)分別為1.55mm、2.33mm、1.55mm、46.32°和20,優(yōu)化后滴頭的流態(tài)指數(shù)為0.4993、流量系數(shù)為0.4441,較優(yōu)化前流態(tài)指數(shù)提高了5.624%,滴頭水力性能得到了改善。

為了研究植物水分通道導管內(nèi)流等雷諾數(shù)小于1的微通道內(nèi)流流場特性,采用micro-piv試驗測量技術(shù)和fluent軟件,通過設置合適的多孔介質(zhì)區(qū)域厚度與動量源項,建立多孔介質(zhì)模型模擬壁面粗糙元影響的數(shù)值模擬方法,在雷諾數(shù)分別為0.15,0.25和0.35時,對斷面尺寸為400μm×400μm的方截面直微通道內(nèi)流流場進行研究,并將試驗與數(shù)值模擬結(jié)果與直接對控制方程解析求解所得的解析解進行比較.結(jié)果表明:微尺度通道往往具有壁面相對粗糙度高的特性,該特性對通道內(nèi)流場分布造成的影響,在雷諾數(shù)很低的情況下,仍然不可忽視.解析解是針對常規(guī)尺度通道推出的,未考慮微通道較高的相對粗糙度對流場的影響,雖然其流場速度廓線的變化趨勢與試驗值相近,但其值在距離流道中心小于0.04mm的主流區(qū)小于試驗值,而在距離流道中心大于0.04mm的近壁區(qū)大于試驗值.采用多孔介質(zhì)模擬壁面粗糙元則可以有效地實現(xiàn)對方截面直微通道低雷諾數(shù)內(nèi)流的模擬,試驗值所得數(shù)據(jù)點與模擬值所成曲線重合.

采用數(shù)值方法研究生物芯片彎曲微通道三維周期流動特征,生物樣品和試劑液體在微通道擴散混合過程,對微通道四種流動工況進行詳細計算和分析.數(shù)值分析結(jié)果表明,在定向流量、通道截面和長度相同的條件下,從第(1)到第(4)工況順序,液體混合效率漸次提高,第(4)工況液體混合效率最高.流動特征分析表明,彎曲微通道橫截面的二次流動和周期流動在通道橫截面變化的速度分布可以大大提高液體混合效率.

基于新型水冷球床反應堆,以水和空氣為工質(zhì),分別在直徑為2、5、8mm的玻璃球填充圓管形成多孔介質(zhì)通道中,對豎直向上氣-液兩相流動阻力特性進行了實驗研究。結(jié)果表明,阻力壓降隨著氣液流量的增加而增大,并且與流型存在一定的對應關(guān)系;在相同流動條件下,顆粒直徑和孔隙率對壓降有明顯影響。結(jié)合實驗所得的234組實驗點,對兩類阻力關(guān)系式(分相模型關(guān)系式和均相模型關(guān)系式)進行了比較和改進。結(jié)果表明,基于分相模型的關(guān)系式一致性較好,但隨著顆粒直徑的增加其偏差值增大;現(xiàn)有的基于均相模型關(guān)系式預測值與實驗值相差較大,而改進的均相模型關(guān)系式與實驗值吻合較好。

以垂直向上窄縫矩形通道內(nèi)去離子水為流動介質(zhì),對單相等溫流動及恒熱流密度條件下的單相傳熱進行了實驗研究。結(jié)果表明,窄縫矩形通道內(nèi)的單相等溫流動特性及單相傳熱特性并未偏離常規(guī)尺度通道內(nèi)的相關(guān)規(guī)律,采用經(jīng)典理論解或關(guān)系式能獲得較好的預測結(jié)果。

基于濕度傳感器及壓力補償式滴頭的中央綠化帶智能微灌技術(shù)研究

以去離子水為流動工質(zhì),對梯形截面的硅基微通道熱沉進行了流體流動與傳熱的實驗研究.通過測量流體的流量、進出口壓降與溫度、熱沉底面加熱膜溫度,獲得了梯形硅基微通道熱沉在不同體積流量、不同加熱功率條件下流體流動與傳熱特性參數(shù).實驗得出,梯形微通道的流體傳熱特性值與經(jīng)驗公式預測值相比存在明顯的差異,梯形微通道角區(qū)對流體流動與傳熱有重要影響.最后,在實驗基礎上根據(jù)經(jīng)驗公式修正得出層流條件下的梯形硅基微通道的對流換熱關(guān)聯(lián)式.

實驗研究了外壁面為彎邊和直邊的兩種螺旋通道內(nèi)流體層流流動特性。給出了直角坐標下三維速度分布,并經(jīng)過坐標變換研究了正交螺旋坐標系下軸向速度和二次流速度分布。結(jié)果表明:外壁為彎邊的半圓形截面螺旋通道,橫截面上軸向速度最大值只有一個,二次流為恒定的兩渦結(jié)構(gòu);外壁為直邊的半圓形截面螺旋通道,橫截面上軸向速度的最大值有兩個,二次流存在由兩渦結(jié)構(gòu)向四渦結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。

對球形顆粒填充通道內(nèi)的空氣-水豎直向上兩相流動流型進行了可視化實驗研究。實驗段填充球直徑分別為3、5和8mm,氣相表觀流速為0.005～1.172m/s;液相表觀流速為0.004～0.093m/s。實驗觀察得到4種典型流型:泡狀流、串狀流、液柱脈沖流和乳沫脈沖流,并繪制出流型圖,其中脈沖流占據(jù)較大區(qū)域。通過與常規(guī)通道流型圖對比發(fā)現(xiàn):由于填充顆粒的影響,球床通道泡狀流區(qū)域較常規(guī)通道顯著減小。對比3種球床通道流型圖得到:隨著顆粒直徑的增加,串狀流區(qū)域增大;在低液相流速下,對于8mm直徑顆粒,串狀流可直接過渡到乳沫脈沖流。

為研究轉(zhuǎn)杯紡成紗機制,需要對紡紗通道內(nèi)氣體流場加以分析,應用fluent流體計算軟件對紡紗通道內(nèi)氣體流場進行模擬研究。模擬結(jié)果揭示了紡紗通道內(nèi)的氣流特征:轉(zhuǎn)杯內(nèi)部存在負壓,在纖維輸送管道出口處負壓值最小;纖維輸送管道出口處的凝聚槽受到較大壓力,致使轉(zhuǎn)杯受力不平衡;氣流在纖維輸送管出口處流速最大,進入轉(zhuǎn)杯后形成渦流,且沿轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)向氣流速度逐漸減小;氣流隨轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)向流過大約90°時,開始流向轉(zhuǎn)杯口,并且有產(chǎn)生回流趨勢;滑移面角度大于27°后,流場特征發(fā)生明顯消極變化,故滑移面角度大于27°的滑移面設計不宜采用。

提出了通過結(jié)合蓄水滲膜技術(shù)及3d打印快速成型技術(shù)設計制造滲灌滴頭的新思路.基于蓄水滲膜材料制備滲水纖維片實現(xiàn)可控緩釋水功能,滲水試驗結(jié)果表明設計制造的滲灌滴頭具有良好的滲水性能.通過試驗驗證,該設計思路可以加快滲灌滴頭的結(jié)構(gòu)設計和修改,大大縮短滴頭的開發(fā)周期和成本,為滲灌滴頭規(guī)格多樣化、產(chǎn)品系列化提供強有力的解決方案.

為了解決滴灌水直接輸送根際和滴頭堵塞的技術(shù)問題,開發(fā)研制了一種可埋于地下的多變量抗堵塞滴頭。經(jīng)山地紅棗不同灌溉試驗證明,滴灌、滲灌、根際滴灌產(chǎn)量比不灌溉分別增產(chǎn)12075、15145和15150kg/hm2;wue分別提高66.94%、72.07%、72.07%,凈收入分別增加62536.0、73494.0、76086.0元/hm2。滴灌、滲灌、根際滴灌年使用折舊期分別為8、6、12年。

通過大田試驗研究了不同滴頭流量及灌水定額下紅棗樹的耗水規(guī)律,結(jié)果表明:各處理紅棗樹的全生育期耗水規(guī)律呈現(xiàn)單峰曲線變化,峰值出現(xiàn)在8月10日前后,各處理紅棗樹的日均最大耗水量在4.00~5.74mm之間變化,各處理紅棗樹花期至成熟落葉期的作物系數(shù)在0.399~1.036之間變化,累積耗水量在287.0~413.5mm之間變化;采用相同滴頭流量時,紅棗產(chǎn)量和wue均隨灌水定額的增大而增加,但增加的幅度逐漸減小;采用相同灌水定額時,增加滴頭流量能夠提高紅棗產(chǎn)量和wue,但在a=0.05水平下,未達到顯著水平。

內(nèi)蒙古科技大學碩士學位論文 -1- 目錄 摘要............................................................................................................................................i abstract.............................................................................................................................ii 引言........................................................................................

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