滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及其分形流道滴灌灌水器產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及其分形流道滴灌灌水器產(chǎn)品。該方法在設(shè)計過程中綜合考慮了滴灌灌水器的水力性能和抗堵塞性能，主要包括模擬方法建立、流道構(gòu)型選擇、結(jié)構(gòu)參數(shù)確定、流道邊界優(yōu)化等階段；借助最優(yōu)數(shù)值模擬模型確定了滴灌灌水器流道的最優(yōu)流道構(gòu)型及結(jié)構(gòu)參數(shù)取值范圍，明確了滴灌灌水器初級雛形結(jié)構(gòu)設(shè)計方法；提出了一種滴灌灌水器流道邊界的漩渦洗壁優(yōu)化設(shè)計方法，確定了邊界優(yōu)化設(shè)計的控制閾值范圍，確定了二級精細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法；應(yīng)用本發(fā)明所提出的設(shè)計方法結(jié)合分形幾何理論，設(shè)計了片式和圓柱式兩種分形流道灌水器產(chǎn)品，具有極高的水力性能和抗堵塞性能。
【專利說明】
滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及其分形流道滴灌灌水器產(chǎn)品
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及高效節(jié)水灌溉技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器 流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及其分形流道滴灌灌水器產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002] 滴灌系統(tǒng)的滴灌灌水器（即滴頭)堵塞問題解決的好壞程度直接影響系統(tǒng)灌水均 勻度、使用壽命和運行效益。尤其是目前全球水資源緊缺和水污染嚴(yán)重并存，再生水、地表 微污染水、高含沙水、微咸水等非常規(guī)水源也常?；赜糜谵r(nóng)田灌溉，其復(fù)雜的水質(zhì)情況極大 的增加了滴灌灌水器堵塞的風(fēng)險，也使得堵塞機(jī)理更為復(fù)雜。
[0003] 解決滴灌灌水器堵塞問題，關(guān)鍵就是提升自身抗堵塞能力。對滴灌灌水器結(jié)構(gòu)進(jìn) 行優(yōu)化設(shè)計，提升滴灌灌水器對顆粒物的輸移能力及壁面的自清洗能力是提升滴灌灌水器 自身抗堵塞能力的有效途徑。滴灌灌水器結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵在于消能流道設(shè)計。迷宮流道是消 能流道設(shè)計中最為常見的形式，但由于迷宮流道的復(fù)雜性，消能機(jī)理與設(shè)計理論研究的缺 失，導(dǎo)致傳統(tǒng)的滴灌灌水器設(shè)計開發(fā)過程缺乏設(shè)計知識的積累，主要依托注塑模具設(shè)計與 制造工藝，仿造國外先進(jìn)的滴頭結(jié)構(gòu)，一個產(chǎn)品的定型需要若干次反復(fù)修改，尤其在模具加 工階段，并且若零件試驗性能不能滿足產(chǎn)品要求，必須從模具修改開始，甚至模具還有報廢 的風(fēng)險。這樣的設(shè)計開發(fā)周期一般為4-5個月，成本一般在5萬元以上，不僅費時費力，造價 極高，最為重要的是產(chǎn)品精度得不到保證。
[0004] 也有部分專家學(xué)者提出了滴灌灌水器的優(yōu)化設(shè)計方法。如：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)楊培嶺 等提出了一種抗堵塞滴灌灌水器設(shè)計方法，通過減小流道特征部位結(jié)構(gòu)尺寸對流道結(jié)構(gòu)進(jìn) 行了優(yōu)化（中國專利，申請?zhí)枮镃N200710063794.6);中國水利水電科學(xué)研究院王建東等提 出一種低壓滴灌鋸齒形灌水器流道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，該方法通過試驗與模擬相結(jié)合的方 式對灌水器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計（中國專利，申請?zhí)枮镃N201220669437.0)。上述方法均只是 著重于對灌水器流道邊界進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，但是并未確定流道邊界設(shè)計的控制閾值范圍，更 未提出面向流量設(shè)計需求的一整套滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明在已有產(chǎn)品開發(fā)理論與過程中存在弊端的基 礎(chǔ)上，提出了一種面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，該方法在設(shè)計過程 中綜合考慮了滴灌灌水器的水力性能和抗堵塞性能，本發(fā)明應(yīng)用該方法開發(fā)了片式和圓柱 式兩種水力性能與抗堵塞性能倶優(yōu)的分形流道滴灌灌水器產(chǎn)品，本發(fā)明使得在國際范圍內(nèi) 滴灌灌水器設(shè)計開發(fā)產(chǎn)生質(zhì)的提升。
[0006]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
[0007] -種面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟1，根據(jù)用戶所提出的流量設(shè)計需求，在若干用戶所提出的流道構(gòu)型中，確定 最優(yōu)流道構(gòu)型；
[0009] 步驟2,通過試算抗堵塞性能評估參數(shù)P的值和流量系數(shù)k的值，來確定最優(yōu)流道構(gòu) 型的最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)參數(shù)；
[0010] 所述流道結(jié)構(gòu)參數(shù)包括:寬度W、長度L和深度D;
[0011] 所述抗堵塞性能評估參數(shù)P用于評估滴灌灌水器的抗堵塞性能的優(yōu)劣，P的值越 尚，抗堵塞性能越好；
[0012] 所述流量系數(shù)k用于評估滴灌灌水器的出流流量隨進(jìn)口壓力波動的敏感程度，k的 值越小，滴灌灌水器的出流流量隨進(jìn)口壓力波動的敏感程度越小，水力性能越好；
[0013] 步驟3,通過最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)參數(shù)，得到最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)原形。
[0014] 所述結(jié)構(gòu)參數(shù)的單位為mm。
[0015] 在上述面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中，試算抗堵塞性能評 估參數(shù)P的值和流量系數(shù)k的值時，選擇若干組流道結(jié)構(gòu)參數(shù)參與試算。
[0016] 在上述面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中，所述步驟1包括如 下步驟：
[0017] 1)使用初始粗糙度條件下的模擬模型，分別以若干用戶所提出的流道構(gòu)型（如分 形流道、齒形流道、三角形流道、矩形流道和梯形流道)為模擬對象，對流道內(nèi)部的水流及顆 粒物運動進(jìn)行固-液-氣三相流動模擬，得到各不同的流道構(gòu)型的內(nèi)壁近壁面流動剪切力均 值?(單位為Pa)模擬結(jié)果；
[0018] 所述初始粗糙度條件下的模擬模型中的邊壁粗糙度均值為默認(rèn)值；
[0019] 2 )將步驟1 )得到的f的模擬結(jié)果分別代入公式（1 ) : & = -11.43f2 + 7.51? + 0J1中，得到各不同的流道構(gòu)型的堵塞物質(zhì)粗糙度均值^(單位 為Ml);
[0020] 所述公式（1)為本發(fā)明發(fā)明人通過對再生水、高含沙水、地表微咸水、高含沙水和 地表微咸水混配水等多水源滴灌條件以及常用的片式、圓柱式、單翼迷宮式、貼條式等多類 型灌水器抗堵塞試驗，得到的在滴灌灌水器堵塞程度為5%時滴灌灌水器流道的內(nèi)壁近壁 面流動剪切力均值f(Pa)和堵塞物質(zhì)粗糙度均值Sg ( P m)的相關(guān)關(guān)系；
[0021] 所述公式（1)適用于不同類型(如片式、圓柱式、單翼迷宮式)的滴灌灌水器及滴灌 灌水器不同的流道構(gòu)型；
[0022] 3)將步驟2)得到的各&作為對應(yīng)的流道構(gòu)型的邊壁粗糙度均值，代入初始粗糙度 條件下的模擬模型，得到各流道構(gòu)型的真實粗糙度條件下的模擬模型；
[0023] 4)使用步驟3)得到的各流道構(gòu)型的真實粗糙度條件下的模擬模型，分別以若干用 戶所提出的流道構(gòu)型為模擬對象，對流道內(nèi)部的水流及顆粒物運動進(jìn)行固-液-氣三相流動 模擬，得到各流道構(gòu)型內(nèi)部的湍流強(qiáng)度；
[0024] 選擇湍流強(qiáng)度最大的流道構(gòu)型確定為最優(yōu)流道構(gòu)型。
[0025] 在上述面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中，所述步驟2包括如 下步驟：
[0026] 5)使用最優(yōu)流道構(gòu)型對應(yīng)的真實粗糙度條件下的模擬模型，在滿足流道消能需求 (即不產(chǎn)生射流)和流態(tài)指數(shù)X為〇. 50-0.55，且流道消能需求和流態(tài)指數(shù)X隨所述最優(yōu)流道 構(gòu)型的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)變化不敏感的前提下，確定所述最優(yōu)流道構(gòu)型的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)的取值 范圍（即控制閾值），具體包括:寬度W的取值范圍、長度L的取值范圍和深度D的取值范圍；
[0027] 6)在步驟5)得到的取值范圍內(nèi)，分別在寬度W的取值范圍、長度L的取值范圍和深 度D的取值范圍中，取相同個數(shù)的代表值(代表值的個數(shù)越多，最后得到的最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)參 數(shù)越準(zhǔn)確），且各代表值按均等間距選?。?br>[0028] 使用最優(yōu)流道構(gòu)型對應(yīng)的真實粗糙度條件下的模擬模型，在不同進(jìn)口壓力Η條件 下，分別模擬各代表值從小到大依次組合所代表的滴灌灌水器出流流量Q，得到公式(2) :Q =kHx，公式⑵中的Q為出流流量，k為流量系數(shù)，Η為進(jìn)口壓力，X為流態(tài)指數(shù)；
[0029] 得到各組合所代表的滴灌灌水器的流量系數(shù)k，將各組合所代表的流道結(jié)構(gòu)參數(shù) 與流量系數(shù)k進(jìn)行擬合，得到滴灌灌水器流量系數(shù)k的預(yù)報模型；
[0030] 7)將步驟6)各組合或按照步驟6)的方法設(shè)置的各組合按照流道結(jié)構(gòu)參數(shù)從小到 大的順序排列，計算各組合抗堵塞評估指數(shù)P值，再計算相鄰兩個組合的P值間的偏差（即
，從相鄰兩個組合的P值間的偏差小于s%(s為小于100的正數(shù)，可取s為1)的流道結(jié) 構(gòu)參數(shù)較小的若干組合（
時的第i個組合，i代表不同組合）中，選取一定數(shù)量 的組合，將其結(jié)構(gòu)參數(shù)的值分別代入步驟6)滴灌灌水器流量系數(shù)k的預(yù)報模型中，計算流量 系數(shù)k，將k值最小的組合中的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)確定為滴灌灌水器最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)參數(shù)。
[0031] 在最優(yōu)流道構(gòu)型的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)的取值范圍（即控制閾值）內(nèi)，水力性能參數(shù)即流 態(tài)指數(shù)X僅受流道構(gòu)型的影響，對于流道結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變較為不敏感，但對滴灌灌水器抗堵 塞性能產(chǎn)生顯著影響，因此本發(fā)明主要通過試算抗堵塞性能評估參數(shù)P值來確定最優(yōu)的滴 灌灌水器流道結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)而得到滴灌灌水器流道最優(yōu)結(jié)構(gòu)原形。具體為選擇多組長度、寬 度、深度組合進(jìn)行抗堵塞評估參數(shù)P的試算。
[0032] 在上述面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中，步驟6)滴灌灌水器 流量系數(shù)k的預(yù)報模型為公式(3):
，其中，a、b、c為待定系數(shù)，L、W、D分別為 流道結(jié)構(gòu)參數(shù)中的長度、寬度和深度。
[0033]在上述面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中，步驟7)中抗堵塞評 估指數(shù)P值的計算方法如下：
[0035] 公式(4)中的d和f為待定系數(shù);L、W、D分別為流道的長度、寬度和深度，單位為mm; 〇1旋代表滴灌灌水器額定設(shè)計流量即用戶所提出的流量設(shè)計需求，單位為L/h。
[0036] 在上述面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中，步驟7)中，當(dāng)?shù)喂?灌水器的類型為片式時，所述抗堵塞評估指數(shù)P的計算公式（4)中的d為-15.723，f為 21.093，
[0037] 當(dāng)?shù)喂喙嗨鞯念愋蜑閳A柱式時，所述抗堵塞評估指數(shù)P的計算公式(4)中的(1為_ 0.167，f 為1.243,即為式(6)
[0038] 當(dāng)?shù)喂喙嗨鞯念愋蜑閱我砻詫m式時，所述抗堵塞評估指數(shù)P的計算公式(4)中的 d 為-1.345，f 為3.489,即為式（7):
[0039] 在上述面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中，還包括步驟4:
[0040] 對步驟3所述最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)原形進(jìn)行二級精細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計，將所述最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)原 形的流道中內(nèi)壁近壁面流動剪切力處在〇. 2-0.4Pa間的內(nèi)壁位置優(yōu)化為內(nèi)壁近壁面流動剪 切力不在〇 · 2-0 · 4Pa間。
[0041 ] 所述內(nèi)壁位置分為齒尖迎水區(qū)、齒跟迎水區(qū)、齒尖背水區(qū)和齒跟背水區(qū)。
[0042] 在上述面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中，步驟4所述優(yōu)化使 用漩渦洗壁優(yōu)化設(shè)計方法：
[0043] 分析步驟3的所述最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)原形流道內(nèi)漩渦分布，根據(jù)漩渦外邊緣的形狀和 大小，將流道中內(nèi)壁近壁面流動剪切力處在〇. 2-0.4Pa間的內(nèi)壁位置設(shè)計為與漩渦外邊緣 形狀和大小相近或相同的圓弧。
[0044]該漩渦洗壁優(yōu)化設(shè)計方法可以使漩渦充分發(fā)展，提升水流對流道壁面的自清洗能 力，進(jìn)而提升滴灌灌水器的抗堵塞能力。
[0045] 在上述面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中，所述流道中內(nèi)壁近 壁面流動剪切力，是使用最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)原形對應(yīng)的真實粗糙度條件下的模擬模型或最優(yōu)流 道構(gòu)型的真實粗糙度條件下的模擬模型，對流道內(nèi)部的水流及顆粒物運動進(jìn)行固-液-氣三 相流動模擬得到的。
[0046] 在上述面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中，所述模擬使用 FLUENT軟件進(jìn)行。
[0047] 在上述面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中，所述初始粗糙度條 件下的模擬模型為同時使用RNG(重整化群)k-ε模型和V0F(流體體積函數(shù))模型表征灌水器 流道構(gòu)型內(nèi)部的水流及顆粒物運動固-液-氣三相流動湍流模擬模型。
[0048] 在上述面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中，初始粗糙度條件下 的模擬模型中的邊壁粗糙度均值以經(jīng)驗值作為默認(rèn)值;所述經(jīng)驗值具體可為869nm。
[0049] 在上述面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中，使用所述初始粗糙 度條件下的模擬模型進(jìn)行模擬時，固相體積分?jǐn)?shù)、氣相體積分?jǐn)?shù)和液相體積分?jǐn)?shù)根據(jù)用戶 實際使用的水源水質(zhì)的不同而不同，三者之和為1;
[0050] 在實施例1中，固相體積分?jǐn)?shù)、氣相體積分?jǐn)?shù)和液相體積分?jǐn)?shù)分別為0.9 %，1.1 %， 98% 〇
[0051] 本發(fā)明保護(hù)上述任一所述面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法在 生產(chǎn)滴灌灌水器產(chǎn)品中的應(yīng)用，即將上述任一所述面向流量設(shè)計需求的灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè) 計方法得到的最優(yōu)流道構(gòu)型的最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)，采用軟件如UG NX系列軟件進(jìn)行3維定型，最 終依據(jù)用戶應(yīng)用需求，開發(fā)高精度模具(精度不低于±5μπι)，選定滴灌管材料、壁厚等其它 參數(shù)，實現(xiàn)灌水器新產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，獲得滴灌灌水器產(chǎn)品。
[0052]本發(fā)明保護(hù)所述應(yīng)用中的滴灌灌水器產(chǎn)品。
[0053]所述滴灌灌水器的流道構(gòu)型為分形流道，
[0054]所述分形流道為修正的分形-Μ流道，
[0055]所述分形流道的一端口與所述滴灌灌水器的進(jìn)水口相通，另一端口與所述滴灌灌 水器的出水口相通，
[0056]當(dāng)所述滴灌灌水器的類型為片式時，所述分形流道的長度為39.567mm，寬度為 0.824mm，深度為0.7555mm，流道內(nèi)壁位置的齒尖迎水區(qū)和齒跟迎水區(qū)為半徑為0.412mm的 圓弧；
[0057]當(dāng)所述滴灌灌水器的類型為圓柱式時，所述分形流道的長度為214.4mm，寬度為 1.27mm，深度為0.745mm，流道內(nèi)壁位置的齒尖迎水區(qū)和齒跟迎水區(qū)為半徑為0.423mm的圓 弧。
[0058]公開所述修正的分形-M流道的文獻(xiàn)為:李云開，2005，滴頭分形流道設(shè)計及其流動 特性的試驗研究與數(shù)值模擬（學(xué)位論文），第四章第38頁），所述修正的分形-M流道是以 Minkowski曲線為基礎(chǔ)設(shè)計的分形流道即分形-M流道為原型（如圖2中的(a)圖所示），考慮 到灌水器流道的設(shè)計要求，在保持流道消能單元流道的寬、深不變的條件下，根據(jù)消能單元 數(shù)目與順序排列基本符合原型的原則對分形流道進(jìn)行了簡化，得到所述修正的分形-M流道 (如圖2中的(b)圖所示）。
[0059]本發(fā)明所述的流道長度為流道中心線長度，即指流道邊壁垂直距離中點的連線。 [0060]本發(fā)明的有益效果如下：
[0061] 本發(fā)明可以有效解決以下幾方面的問題：
[0062] (1)提出了一種面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)循環(huán)逐級優(yōu)化設(shè)計方 法。該方法在設(shè)計過程中綜合考慮了滴灌灌水器的水力性能(流態(tài)指數(shù)X)和抗堵塞性能(湍 流強(qiáng)度、抗堵塞評估指數(shù)P)，主要包括模擬方法建立（即步驟1)一3))、流道構(gòu)型選擇（即步 驟4))、結(jié)構(gòu)參數(shù)確定(即步驟5) - 7))、流道邊界優(yōu)化(即步驟4)等階段。
[0063] (2)依據(jù)數(shù)值模擬和大量的試驗測試統(tǒng)計分析結(jié)果，提出了一種滴灌灌水器雛形 初級循環(huán)設(shè)計方法（即步驟5) - 7))，借助最優(yōu)數(shù)值模擬模型（即真實粗糙度條件下的模擬 模型)確定了滴灌灌水器最優(yōu)流道構(gòu)型及結(jié)構(gòu)參數(shù)(包括長度、寬度和深度)取值范圍，明確 了滴灌灌水器初級雛形結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。
[0064] (3)提出了一種滴灌灌水器流道邊界的漩渦洗壁優(yōu)化設(shè)計方法，確定了滴灌灌水 器邊界優(yōu)化設(shè)計的控制閾值范圍（即內(nèi)壁近壁面流動剪切力不在〇. 2-0.4Pa)，確定了滴灌 灌水器二級精細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。
[0065] (4)應(yīng)用本發(fā)明所提出的設(shè)計方法結(jié)合分形幾何理論，設(shè)計了片式和圓柱式兩種 分形流道灌水器產(chǎn)品（即產(chǎn)品A和B)，具有極高的水力性能(產(chǎn)品流態(tài)指數(shù)介于0.50-0.52) 和抗堵塞性能（系統(tǒng)持續(xù)運行時間可達(dá)680-840h)。
【附圖說明】
[0066]本發(fā)明有如下附圖：
[0067]圖1為面向流量設(shè)計需求的灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法流程圖；其中，多情境模擬即 為固-液-氣三相流動模擬；
[0068]圖2為分形-M流道原型及修正的分形-M流道；
[0069] 圖3為滴灌灌水器不同流道構(gòu)型的湍流強(qiáng)度(即抗堵塞性能)結(jié)果；
[0070] 圖4為分形片式FE38#滴灌灌水器流道內(nèi)壁近壁面流動剪切力分布圖；
[0071] 圖5為分形圓柱式CE91#滴灌灌水器流道內(nèi)壁近壁面流動剪切力分布圖；
[0072] 圖6為滴灌灌水器二級精細(xì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后流道內(nèi)壁近壁面流動剪切力分布圖；其中， 左圖為優(yōu)化后的分形片式FE38#，右圖為優(yōu)化后的分形圓柱式CE91#，圖中用不同顏色代表 流道內(nèi)壁近壁面流動剪切力的大小；
[0073]圖7為優(yōu)化后的分形片式FE38#產(chǎn)品3維定型圖；
[0074]圖8為優(yōu)化后的分形圓柱式CE91#產(chǎn)品3維定型圖；
[0075]圖9為本發(fā)明滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖，其中，W、L和D分別代表滴灌灌水器 流道寬度、長度和深度。
【具體實施方式】
[0076] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0077] 以下實施例公式中的W、L和D分別代表滴灌灌水器流道寬度、長度和深度(如圖9所 示），單位為代表滴灌灌水器額定設(shè)計流量(即流量設(shè)計需求），單位為L/h。
[0078] 本發(fā)明所述灌水器均為滴灌灌水器。
[0079] 實施例1、應(yīng)用面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法進(jìn)行滴灌灌水 器設(shè)計
[0080] 用戶所提出的te為1.6L/h，滴灌灌水器類型為片式和圓柱式。設(shè)計過程如圖1所 示，具體如下：
[0081 ] -、考慮邊壁粗糙度條件下灌水器內(nèi)部固-液-氣三相流動模擬模型建立
[0082] 1)使用初始粗糙度條件下的模擬模型，分別以若干用戶所提出的流道構(gòu)型為模擬 對象，對流道內(nèi)部的水流及顆粒物運動進(jìn)行固-液-氣三相流動模擬，得到各不同的流道構(gòu) 型的內(nèi)壁近壁面流動剪切力均值f(單位為Pa)模擬結(jié)果；
[0083] 2 )將步驟1 )得到的將f的模擬結(jié)果分別代入公式（1 ) : = -11,4辭2 + 7.5lf + 0.81中，得到各不同的流道構(gòu)型的堵塞物質(zhì)粗糙度均值$(單位 為Ml);
[0084] 3)將步驟2)得到的各&(單位為μπι)作為對應(yīng)的流道構(gòu)型的邊壁粗糙度均值，代入 初始粗糙度條件下的模擬模型，得到各流道構(gòu)型的真實粗糙度條件下的模擬模型；
[0085]所述初始粗糙度條件下的模擬模型為同時使用RNG(重整化群)k-ε模型和V0F(流 體體積函數(shù))模型表征灌水器流道構(gòu)型內(nèi)部的水流及顆粒物運動固-液-氣三相流動湍流模 擬豐吳型；
[0086]使用所述初始粗糙度條件下的模擬模型進(jìn)行模擬時，具體設(shè)置如下：
[0087]在流場計算中，初始條件設(shè)置:進(jìn)口為壓力進(jìn)口（壓力為0.1 MPa)，固相體積分?jǐn)?shù)為 〇 · 9%，氣相體積分?jǐn)?shù)為1 · 1 %，液相體積分?jǐn)?shù)為98%，出口為壓力出口（壓力為OMPa)。除了 計算域的進(jìn)水口與出水口，其它所有流體和固體接觸的面均設(shè)置為無滑移邊界;通過標(biāo)準(zhǔn) 壁面函數(shù)來求解;邊壁粗糙度均值為869nm;數(shù)值計算采用有限體積法離散控制方程;壓力 項采用二階迎風(fēng)格式;壓力與速度的耦合采用SMPLE算法求解；以殘差值作為是否收斂的 依據(jù)，當(dāng)出口流量基本穩(wěn)定且殘差值低于10- 4時，認(rèn)為迭代計算達(dá)到收斂。
[0088]以上模型模擬使用FLUENT軟件（軟件版本號為6.3,軟件開發(fā)商為ansys公司）進(jìn) 行。
[0089] 所述若干用戶所提出的流道構(gòu)型為現(xiàn)有的分形流道、齒形流道、三角形流道、矩形 流道和梯形流道;其物理原型（即模擬對象)的尺寸分別如下：
[0090] 分形流道:寬度為1mm，長度為35mm，深度為0.73mm;
[0091] 齒形流道：寬度為1mm，長度為35mm，深度0.73mm，齒高為0.84mm，齒角度為54°，齒 間距為1.42mm;
[0092] 梯形流道：寬度為1mm，長度為35mm，深度0.73mm，齒高為0.84mm，齒角度為54°，齒 間距為1.8mm;
[0093] 三角形流道:寬度為1mm，長度為35mm，深度0.73mm，齒高為1.2mm，齒角度為54°，齒 間距為1.42mm;
[0094] 矩形流道:寬度為1mm，長度為35mm，深度為0.73mm。
[0095] 其中，所述分形流道為修正的分形-Μ流道(公開該修正的分形-Μ流道的文獻(xiàn)為:李 云開，2005，滴頭分形流道設(shè)計及其流動特性的試驗研究與數(shù)值模擬(學(xué)位論文），第四章第 38頁），是以Minkowski曲線為基礎(chǔ)設(shè)計的分形流道即分形-Μ流道為原型（如圖2中的（a)圖 所示），考慮到滴灌灌水器流道的設(shè)計要求，在保持流道消能單元流道的寬度、深度不變的 條件下，根據(jù)消能單元數(shù)目與順序排列基本符合原型的原則對分形流道進(jìn)行了簡化，即修 正的分形-M流道(如圖2中的(b)圖所示）。
[0096] 通過分析分形流道內(nèi)流動特征，得到內(nèi)壁近壁面流動剪切力均值f的模擬結(jié)果為 0.5Pa，代入公式（1)，得到堵塞物質(zhì)粗糙度均值$為1.4μπι，代入初始粗糙度條件下的模擬 模型，得到各流道構(gòu)型的真實粗糙度條件下的模擬模型;進(jìn)行后續(xù)模擬。
[0097]二、滴灌灌水器初級雛形結(jié)構(gòu)設(shè)計
[0098] 4)使用步驟3)得到的各流道構(gòu)型的真實粗糙度條件下的模擬模型，分別以若干用 戶所提出的流道構(gòu)型為模擬對象，對流道內(nèi)部的水流及顆粒物運動進(jìn)行固-液-氣三相流動 模擬，得到各流道構(gòu)型內(nèi)部的湍流強(qiáng)度;結(jié)果如圖3所示；
[0099]圖3為使用FLUENT軟件直接輸出的不同滴灌灌水器流道構(gòu)型的湍流強(qiáng)度（即抗堵 塞性能)彩圖結(jié)果，不同顏色的色柱代表不同的湍流強(qiáng)度的數(shù)值。
[0100] 圖3顯示，滴灌灌水器流道構(gòu)型為所述分形流道時的湍流強(qiáng)度最大(湍流強(qiáng)度是一 個體現(xiàn)抗堵塞性能的指標(biāo)，湍流強(qiáng)度的大小就代表抗堵塞性能的大小，湍流強(qiáng)度越大，抗堵 塞性能越高），因此確定滴灌灌水器最優(yōu)流道構(gòu)型為分形流道（即完成圖1中的灌水器流道 構(gòu)型選擇）。
[0101] 5)使用步驟3)得到的分形流道的真實粗糙度條件下的模擬模型，在滿足流道消能 需求（即不產(chǎn)生射流)和流態(tài)指數(shù)X為0.50-0.55時，且流道消能需求和流態(tài)指數(shù)X隨結(jié)構(gòu)參 數(shù)(流道的長度L、寬度W、深度D)變化不敏感的前提下，確定分形片式和分形圓柱式流道構(gòu) 型的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)控制閾值(即流道寬度W的取值范圍、長度L的取值范圍和深度D的取值范 圍），結(jié)果如表1所示。
[0102] 6)在步驟5)得到的取值范圍內(nèi)，分別在寬度W的取值范圍、長度L的取值范圍和深 度D的取值范圍中，取20個的代表值，且各代表值按均等間距選??；
[0103] 使用分形流道對應(yīng)的真實粗糙度條件下的模擬模型，在不同進(jìn)口壓力H(具體為 0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.1、0.11、0.13、0.15Mpa)條件下，分別模擬各代表值從小到 大依次組合所代表的滴灌灌水器出流流量Q，得到公式(2):Q = kHx，公式(2)中的Q為出流流 量，k為流量系數(shù)，Η為進(jìn)口壓力，X為流態(tài)指數(shù)；
[0104]得到各組合所代表的滴灌灌水器的流量系數(shù)k，將各組合所代表的流道結(jié)構(gòu)參數(shù) 與流量系數(shù)k采用excel進(jìn)行擬合，得到滴灌灌水器流量系數(shù)k的預(yù)報模型分別為：
[0107] 7)按照步驟6)的方法設(shè)置設(shè)100個代表值，將各代表值從小到大依次進(jìn)行參數(shù)間 組合，將各組合按照流道結(jié)構(gòu)參數(shù)從小到大的順序排列，根據(jù)公式(5)和(6)計算各組合的 抗堵塞評估參數(shù)P(結(jié)果如表2和表3所示），再計算相鄰兩個組合的P值間的偏差，從相鄰兩
個組合的P值間的偏差小于1% (即s為1)的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)較小的若干組合（ 時的第i個組合，i代表不同組合）中，取一定數(shù)量的組合，將其結(jié)構(gòu)參數(shù)的值分別代入步驟 6)相應(yīng)的公式(8)或公式(9)中，計算流量系數(shù)k，將k值最小的組合的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)確定為 滴灌灌水器最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)參數(shù)；
[0112] 分形片式滴灌灌水器當(dāng)試算至第38個組合（即i = 38)至第99個組合（即i = 99)時，
均小于1 %，將第38個組合至第42個組合結(jié)構(gòu)參數(shù)的值分別代入公式(8)中計算kFE 即k值，將k值最小的第38個組合即FE38#的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)確定為最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)參數(shù)，其分形 流道的長度為39.567mm，寬度為0.824mm，深度為0.7555mm;
[0113]分形圓柱式滴灌灌水器當(dāng)試算至第91個組合（即i = 91)至第99個組合（即i = 99) 時，
：均小于1%，將第91個組合至第96個組合結(jié)構(gòu)參數(shù)的值分別代入公式(9)中計算 kCE即k值，將k值最小的第91個組合即CE91#的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)確定為最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)參數(shù)，其分 形流道的長度為214.4mm，寬度為1.27mm，深度為0.745mm;
[0114] 將FE38#和CE91#確定為灌水器最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)原形，進(jìn)行下一步的二級精細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè) 計。
[0115] 表1.滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)參數(shù)閾值
[0117]表2.分形片式滴灌灌水器抗堵塞性能特征值結(jié)果
[0119]表3.分形圓柱式滴灌灌水器抗堵塞性能特征值結(jié)果
[0122] 三、灌水器二級精細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計
[0123] 8)漩渦洗壁流道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
[0124] 使用步驟3)得到的分形流道的真實粗糙度條件下的模擬模型，分別以FE38#和 CE91#為模擬對象，對滴灌灌水器流道內(nèi)部水流及顆粒物運動進(jìn)行固-液-氣三相流動模擬， 得出滴灌灌水器內(nèi)壁近壁面流動剪切力分布情況，結(jié)果如圖4和圖5所示。圖4和圖5為使用 FLUENT軟件直接輸出的不同滴灌灌水器流道構(gòu)型的內(nèi)壁近壁面流動剪切力分布的彩圖結(jié) 果，色柱的不同顏色代表不同內(nèi)壁近壁面流動剪切力的數(shù)值。
[0125] 從圖4和圖5中可以看出，在流道內(nèi)壁位置的齒尖迎水區(qū)和齒跟迎水區(qū)，內(nèi)壁近壁 面流動剪切力處在0.2-0.4Pa間（已用箭頭標(biāo)出，本申請的發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)壁近壁面 流動剪切力在0.2-0.4Pa區(qū)間內(nèi)，堵塞物質(zhì)生長最快，所以要避免這個區(qū)間的出現(xiàn)），故采用 漩渦洗壁優(yōu)化設(shè)計方法對該內(nèi)壁位置進(jìn)行優(yōu)化，具體方法如下：
[0126] 分析流道內(nèi)漩渦分布，根據(jù)漩渦外邊緣的形狀和大小，將流道的齒尖迎水區(qū)和齒 跟迎水區(qū)設(shè)計為與漩渦外邊緣形狀和大小相近或相同的圓弧，對滴灌灌水器流道的齒尖迎 水區(qū)和齒跟迎水區(qū)進(jìn)行優(yōu)化，
[0127] 然后使用步驟3)得到的分形流道的真實粗糙度條件下的模擬模型對該優(yōu)化后的 滴灌灌水器進(jìn)行固-液-氣三相流動模擬，當(dāng)?shù)喂喙嗨鞯膬?nèi)壁近壁面流動剪切力均不處于 0.2-0.4Pa區(qū)間內(nèi)時，將該優(yōu)化后的流道結(jié)構(gòu)確定為滴灌灌水器最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)，
[0128] 當(dāng)?shù)喂喙嗨鞯膬?nèi)壁近壁面流動剪切力還存在0.2-0.4Pa區(qū)間時，按照上述方法 進(jìn)行再次優(yōu)化和模擬，直到滴灌灌水器的內(nèi)壁近壁面流動剪切力均不處于〇. 2-0.4Pa區(qū)間 內(nèi)。
[0129] 本實施例首先分別采用圓弧半徑為流道寬度的1、1/2、1/3的圓弧對FE38#滴灌灌 水器和CE91#滴灌灌水器分別進(jìn)行優(yōu)化，使用步驟3)得到的分形流道的真實粗糙度條件下 的模擬模型對本次優(yōu)化的FE38#和CE91#滴灌灌水器流道內(nèi)部水流及顆粒物運動分別進(jìn)行 固-液-氣三相流動模擬；
[0130] 結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)采用圓弧半徑為流道寬度的1/2的圓弧對流道的齒尖迎水區(qū)和齒跟 迎水區(qū)進(jìn)行優(yōu)化時，F(xiàn)E38#滴灌灌水器內(nèi)壁近壁面流動剪切力均不處于0.2-0.4Pa區(qū)間內(nèi) (圖6中的左圖），將此時的FE38#滴灌灌水器經(jīng)過優(yōu)化后的流道結(jié)構(gòu)確定為滴灌灌水器最優(yōu) 流道結(jié)構(gòu)；
[0131] 當(dāng)采用圓弧半徑為流道寬度的1/3的圓弧對流道的齒尖迎水區(qū)和齒跟迎水區(qū)進(jìn)行 優(yōu)化時，CE91#滴灌灌水器內(nèi)壁近壁面剪切力均不處于0.2-0.4Pa區(qū)間內(nèi)（圖6中的右圖），將 此時的CE91 #滴灌灌水器經(jīng)過優(yōu)化的流道結(jié)構(gòu)確定為滴灌灌水器最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)。
[0132] 9)滴灌灌水器設(shè)計流量校核
[0133] 以步驟8)得到的兩種滴灌灌水器最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)為物理原型即模擬對象，采用步驟 3)得到的分形流道的真實粗糙度條件下的模擬模型進(jìn)行模擬，直接在FLUENT中輸出流量， 得到優(yōu)化后模擬的流量值，為1.58L/h，與滴灌灌水器額定設(shè)計流量1.6L/h的偏差為 1.25%，說明邊界優(yōu)化(即漩渦洗壁流道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計)對流量基本沒有產(chǎn)生影響。
[0134] 10)滴灌灌水器產(chǎn)品定型
[0135] 分別以步驟8)獲得的兩種滴灌灌水器最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)，采用UG NX系列軟件進(jìn)行3維 定型，開發(fā)高精度模具，最終依據(jù)用戶應(yīng)用需求，開發(fā)高精度模具(精度不低于±5μπι)，選定 滴灌管材料、壁厚等其它參數(shù)，實現(xiàn)滴灌灌水器新產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，獲得兩種滴灌灌水器產(chǎn) 品：
[0136] 滴灌灌水器產(chǎn)品A:類型為片式，分形流道的長度為39.567mm，寬度為0.824mm，深 度為0.7555mm流道內(nèi)壁位置的齒尖迎水區(qū)和齒跟迎水區(qū)為半徑為0.412mm的圓弧;如圖7所 示；
[0137] 滴灌灌水器產(chǎn)品B:類型為圓柱式，分形流道每個流道結(jié)構(gòu)單元的長度為長度為 214.4mm，寬度為1.27mm，深度為0.745mm;流道內(nèi)壁位置的齒尖迎水區(qū)和齒跟迎水區(qū)為半徑 為0.423mm的圓弧;如圖8所示。
[0138] 將圖7和圖8所示的滴灌灌水器產(chǎn)品A和B在實際大田中進(jìn)行應(yīng)用，通過測試發(fā)現(xiàn)這 兩個滴灌灌水器驗證了應(yīng)用本發(fā)明所提供的方法開發(fā)的滴灌灌水器具有極高的水力性能 (產(chǎn)品流態(tài)指數(shù)介于0.50-0.52)和抗堵塞性能（系統(tǒng)持續(xù)運行時間達(dá)680-840h)。
[0139] 本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項】
1. 一種面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，包括如下步驟： 步驟1，根據(jù)用戶所提出的流量設(shè)計需求，在若干用戶所提出的流道構(gòu)型中，確定最優(yōu) 流道構(gòu)型； 步驟2,通過試算抗堵塞性能評估參數(shù)P的值和流量系數(shù)k的值，來確定最優(yōu)流道構(gòu)型的 最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)參數(shù)； 所述流道結(jié)構(gòu)參數(shù)包括:寬度W、長度L和深度D; 所述抗堵塞性能評估參數(shù)P用于評估滴灌灌水器的抗堵塞性能的優(yōu)劣，P的值越高，抗 堵塞性能越好； 所述流量系數(shù)k用于評估滴灌灌水器的出流流量隨進(jìn)口壓力波動的敏感程度，k的值越 小，滴灌灌水器的出流流量隨進(jìn)口壓力波動的敏感程度越小，水力性能越好； 步驟3，通過最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)參數(shù)，得到最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)原形。2. 如權(quán)利要求1所述的面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在 于:所述步驟1包括如下步驟： 1) 使用初始粗糖度條件下的模擬模型，分別W若干用戶所提出的流道構(gòu)型為模擬對 象，對流道內(nèi)部的水流及顆粒物運動進(jìn)行固-液-氣Ξ相流動模擬，得到各不同的流道構(gòu)型 的內(nèi)壁近壁面流動剪切力均值f模擬結(jié)果. 所述初始粗糖度條件下的模擬模型中的邊壁粗糖度均值為默認(rèn)值； 2) 將步驟1)得到的f的模擬結(jié)果分別代入公式（1;中，得到各流道構(gòu)型的堵塞物質(zhì)粗糖度均值ζ·; 3) 將步驟2)得到的各作為對應(yīng)的流道構(gòu)型的邊壁粗糖度均值，代入初始粗糖度條件 下的模擬模型，得到各流道構(gòu)型的真實粗糖度條件下的模擬模型； 4) 使用步驟3)得到的各流道構(gòu)型的真實粗糖度條件下的模擬模型，分別W若干用戶所 提出的流道構(gòu)型為模擬對象，對流道內(nèi)部的水流及顆粒物運動進(jìn)行固-液-氣Ξ相流動模 擬，得到各流道構(gòu)型內(nèi)部的端流強(qiáng)度； 選擇端流強(qiáng)度最大的流道構(gòu)型確定為最優(yōu)流道構(gòu)型。3. 如權(quán)利要求1所述的面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在 于:所述步驟2包括如下步驟： 5) 使用最優(yōu)流道構(gòu)型對應(yīng)的真實粗糖度條件下的模擬模型，在滿足流道消能需求和流 態(tài)指數(shù)X為0.50-0.55，且流道消能需求和流態(tài)指數(shù)X隨所述最優(yōu)流道構(gòu)型的流道結(jié)構(gòu)參數(shù) 變化不敏感的前提下，確定所述最優(yōu)流道構(gòu)型的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)的取值范圍，具體包括:寬度 W的取值范圍、長度L的取值范圍和深度D的取值范圍； 6) 在步驟5)得到的取值范圍內(nèi)，分別在寬度W的取值范圍、長度L的取值范圍和深度D的 取值范圍中，取相同個數(shù)的代表值，且各代表值按均等間距選?。? 使用最優(yōu)流道構(gòu)型對應(yīng)的真實粗糖度條件下的模擬模型，在不同進(jìn)口壓力Η條件下，分 別模擬各代表值從小到大依次組合所代表的滴灌灌水器出流流量Q，得到公式(2) :Q=kr， 公式(2)中的Q為出流流量，k為流量系數(shù)，Η為進(jìn)口壓力，X為流態(tài)指數(shù)； 得到各組合所代表的滴灌灌水器的流量系數(shù)k，將各組合所代表的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)與流 量系數(shù)k進(jìn)行擬合，得到滴灌灌水器流量系數(shù)k的預(yù)報模型； 7)將步驟6)各組合或按照步驟6)的方法設(shè)置的各組合按照流道結(jié)構(gòu)參數(shù)從小到大的 順序排列，計算各組合抗堵塞評估指數(shù)P值，再計算相鄰兩個組合的P值間的偏差，從相鄰兩 個組合的P值間的偏差小于S%的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)較小的若干組合中，選取一定數(shù)量的組合， 將其結(jié)構(gòu)參數(shù)的值分別代入步驟6)滴灌灌水器流量系數(shù)k的預(yù)報模型中，計算流量系數(shù)k， 將k值最小的組合的流道結(jié)構(gòu)參數(shù)確定為滴灌灌水器最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)參數(shù)。4. 如權(quán)利要求1所述的面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在 于:還包括步驟4: 對步驟3所述最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)原形進(jìn)行二級精細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計，將所述最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)原形的 流道中內(nèi)壁近壁面流動剪切力處在0.2-0.4Pa間的內(nèi)壁位置優(yōu)化為內(nèi)壁近壁面流動剪切力 不在0.2-0.4化間。5. 如權(quán)利要求4所述的面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在 于:步驟4所述優(yōu)化使用縱滿洗壁優(yōu)化設(shè)計方法： 分析步驟3的所述最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)原形流道內(nèi)縱滿分布，根據(jù)縱滿外邊緣的形狀和大小， 將流道中內(nèi)壁近壁面流動剪切力處在0.2-0.4化間的內(nèi)壁位置設(shè)計為與縱滿外邊緣形狀和 大小相近或相同的圓弧。6. 如權(quán)利要求4或5所述的面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征 在于:所述流道中內(nèi)壁近壁面流動剪切力，是使用最優(yōu)流道結(jié)構(gòu)原形對應(yīng)的真實粗糖度條 件下的模擬模型或最優(yōu)流道構(gòu)型的真實粗糖度條件下的模擬模型，對流道內(nèi)部的水流及顆 粒物運動進(jìn)行固-液-氣Ξ相流動模擬得到的。7. 如權(quán)利要求2-5中任一所述的面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法， 其特征在于:所述初始粗糖度條件下的模擬模型為同時使用RNG k-ε模型和VOF模型表征滴 灌灌水器流道構(gòu)型內(nèi)部的水流及顆粒物運動固-液-氣Ξ相流動端流模擬模型； 和/或，初始粗糖度條件下的模擬模型中的邊壁粗糖度均值W經(jīng)驗值作為默認(rèn)值； 和/或，所述內(nèi)壁位置分為齒尖迎水區(qū)、齒跟迎水區(qū)、齒尖背水區(qū)和齒跟背水區(qū)。8. 權(quán)利要求1-7中任一所述的面向流量設(shè)計需求的滴灌灌水器流道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法在 生產(chǎn)滴灌灌水器產(chǎn)品中的應(yīng)用。9. 權(quán)利要求8所述應(yīng)用中生產(chǎn)的滴灌灌水器產(chǎn)品。10. 如權(quán)利要求9所述的滴灌灌水器產(chǎn)品，其特征在于:所述滴灌灌水器的流道構(gòu)型為 分形流道， 所述分形流道為修正的分形-M流道， 所述分形流道的一端口與所述滴灌灌水器的進(jìn)水口相通，另一端口與所述滴灌灌水器 的出水口相通， 當(dāng)所述滴灌灌水器的類型為片式時，所述分形流道的長度為39.567mm，寬度為 0.824mm，深度為0.7555mm，流道內(nèi)壁位置的齒尖迎水區(qū)和齒跟迎水區(qū)為半徑為0.412mm的 圓??； 當(dāng)所述滴灌灌水器的類型為圓柱式時，所述分形流道的長度為214.4mm，寬度為 1.27mm，深度為0.745mm，流道內(nèi)壁位置的齒尖迎水區(qū)和齒跟迎水區(qū)為半徑為0.423mm的圓 弧。
【文檔編號】G06F17/50GK106096179SQ201610467281
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】李云開, 周博, 馮吉, 楊培嶺
【申請人】中國農(nóng)業(yè)大學(xué)