[发明专利]一种抗堵塞滴灌灌水器流道结构设计方法

权利要求书

1.一种抗堵塞滴灌灌水器流道结构设计方法，其特征在于：包 括下列步骤：

第一步，根据设计要求，确定初步堵塞滴灌灌水器流道结构形式及 参数，流道结构选择梯形、矩形或者弧齿型迷宫结构，流道宽度在 0.6mm～1.2mm之间，流道深度为0.6mm～1.0mm，并按照CFD数值模 拟软件要求，选择如下数学模型：

∂∂xk(ρuk∂uiuj‾)=Pij+φij+∂∂xk(μtσk∂ui′uj′‾∂xk+μ∂ui′uj′‾∂xk)-23ρϵδijP=-ρ(ui′uk′‾∂uj∂xk+uj′uk′‾∂ui∂xk)φij,1=-C1ρϵk(ui′uk′‾-23kδij)φij,2=-C2(Pij-23Pkδij)]]>

其中，P为产生项；φ_ij为应力应变项；C₁，C₂为系数，且C₁＝1.8，C₂＝0.6 绘制相应的物理模型，并划分网格，并且网格数量不小于5000个；

然后在CFD软件中进行单相流数值模拟，确定初步抗堵塞滴灌 灌水器流道结构参数流道的水力性能，如果水力性能能够满足设计要 求，即利用数值计算获得流量与压力，按照q＝kh^x回归，得到的流态 指数约为0.5～0.65时，则进入下一步设计；

第二步，进行CFD固体、液体两相流数值模拟试验，模拟时选择 的颗粒随机轨道模型为：

dusdt=1τs(u‾+u′-us)dvsdt=1τs(v‾+v′-vs)dwsdt=1τs(w‾+w′-ws)+g-ρlgρs]]>

其中，u_s、v_s、w_s为三个方向颗粒速度的分量，m/s；ρ_s为颗粒密 度，kg/m^-3；ρ_l为液体密度，kg/m^-3；分别为三个方向的液体 平均流速的分量，m/s；u′、v′、w′分别为三个方向的液体湍流脉动速度 的分量，m/s；t为时间s；

然后通过数值计算确定流道内固体颗粒的分布规律，并绘制固体颗 粒分布的等值线图；

第三步，以4％固体颗粒含量等值线修正流道边界，从而重新确定 流道结构参数；

第四步，对重新确定的流道结构，再次按照第二步、第三步进行 CFD数值模拟，直到达到设计要求为止；

第五步，对二次优化设计的灌水器流道应用激光快速制造技术加 工成高透明测试模型，构建粒子速度成像仪可视化试验装置，并利用 粒子速度成像仪可视化试验平台分析固体颗粒及流体的实际运行情 况，如果实际运行情况与第三步的流道结构参数基本相同，则进行下 一步，否则修正结构参数再从第二步开始；

粒子速度成像仪可视化试验平台至少包括储水容器(1)，潜水泵 (2)，压力表(4)，光源(5)，试件模型(6)，高速摄像机(8)和 电脑(9)，所述的储水容器(1)体积为30L～50L；潜水泵(2)的 扬程为0.5m～12m，流量为1L/h～6L/h；压力表(4)误差为2cm水 柱；光源(5)为1500w的新闻灯；试件模型(6)的材质透光度大 于92％；高速摄像机(8)的拍摄速度大于1000帧/秒；

储水容器(1)，潜水泵(2)，阀门(3)，压力表(4)，试件模型 (6)和量杯(7)依次相连，光源(5)位于试件模型(6)上方，高 速摄像机(8)位于试件模型(6)下方，同时高速摄像机(8)与电 脑(9)相连；

第六步，按照国际抗堵塞试验标准，进行浑水试验验证，并根据 试验结果定型产品，获得标准化的抗堵塞滴灌灌水器的流道结构。