Abstract :This paper appli ed FLUENT 6 .1 soft Ware t o anal yZe t he 3 D fl o W fi el d of li Cui d et pu mp . The fl o W fi el d Was di vi ded t o 71153 co mputi ng ele ments by GAMBI T Z .1 .6 . In t he co mputati on process 9~e double eCuati on model Was used . The boundar y conditi on Was i mport pressure and exportati on pressure 9and t he segregated arit h metic Was used . The co mputati on result i ndicated t hat t he distri buti on of i nteri or fl o W fi el d of li Cui d et pu mp Was unif or m and t he t ur bulent fl o W and backfl o W pheno menon di dn' t appeared . Key words :et pu mp ;fl o W fi el ds ;nu merical si mulati on
l .5 边界条件
对于喷嘴截面和被吸水进口截面 选用压力进口边界条 件 对于扩散管末段截面 选用压力出口边界条件O
2 计算结果及分析
2 .l 计算结果
通过FLUENT 软件对液体射流泵内部流场进行数值计算 当 迭代收敛后 得到相应的各种等值线图和矢量图 见图1 ～图4 O
图 三维射流泵内部总压等值线图
C1 max 0 .43 5
e 常数 C1e 1 .44 CZ 1 .9 G
1 .0 G e 1 .Z O
l .2 近壁区流体速度的控制方程
对近壁区的流动 因 数较低 湍流发展并不充分 湍流的脉
动影响不如分子粘性的影响大 在此区域内采用壁面函数法O
引入两个无量纲参数 和$ 分别表示速度和距离
5
1
$ A$ P 1 J
1
A0
AS
U e
~e
U\
~
是在柱坐标下的带有角速度的
Ze 层流旋度 A0
4 .04 AS \ 6cos
1 3
cos
1
\6W
W
\
C3e 为浮
力对耗散率的影响程度 C3e tanh I I 是流体平行与重力
的速度分量 是垂直于重力的分量O对于速度方向和重力相 同的层流 C3e 1 对于浮力应力层它是垂直重力速度 C3e 0
7 ] 杨丽娟 张玉龙. 灌溉方法对保护地土壤耗水量与番茄水分利用 效率的影响 J ]. 灌溉排水学报 Z004 Z 3 <3 > 49 -51 .
工程 尤其是高效节水工程 如喷灌~ 滴灌~ 渗灌等一次性投入 较大 政府的投入明显不足 大部分都需农民自筹解决 这就 在一定程度上限制了节水灌溉方式的推广应用
<3 > 节水设备使用不当 滴灌软管由于使用不当 在随水 冲施农药和化肥时 使渣滓堵塞管孔 不但缩短了使用寿命 而 且大大影响了农民使用的积极性
4 ] 巴特尔- 巴克. 灌溉节水技术及其经济效益浅析 J ]. 节水灌溉 Z 005 <Z > 8 -10 .
5 ] 周卫平. 国外灌溉节水技术的进展及启示 J ]. 节水灌溉 1997 <4 > 18 -Z0 .
6 ] 张玉龙. 蔬菜保护地节点式渗灌管的研制与应用 J ]. 土壤通报 Z 004 35 <1 > 1Z -15 .
式中 为流体的时均速度 1 为壁面摩擦速度 1
1 u 为壁面切应力 A$ 为到壁面的距离O
6 1 u P 0 .5
当$ <11 .63 时 控制体积内的流动处于粘性底层 这时
速度沿壁面法线方向呈线性分布 即
$
7
当$ >11 .63 时 流动出于对数律层 这时速度沿壁面法
线方向呈对数律分布 即
1 I H E$
图2 对称面上的速度矢量图
图3 喷嘴截面处速度等值线图
!下转第59 页"
辽宁省保护地节水灌溉现状及存在的问题 党秀丽 黄 毅 虞 娜 等
59
温 同时降低了棚内湿度 大大地减轻了棚内病虫害的发生次 数和程度 因此也节约了大量的农药 具体情况见表1
表 辽宁省保护地不同灌溉方法资源利用情况
项目
灌水量/ < m3 - h m-Z > 节水/ < m3 - h m-Z > 节能/ <k Wh - h m-Z >
随着计算流体力学和相应计算软件的发展9射流泵的全三 维数值模拟已经成为可能 本文借助 FLUENT6 .1 软件平台9 采用 ~ 方程配合可实现 ~e 湍流模型9对液体射流泵全流场 进行了三维数值模拟 考虑分子粘滞力的影响9壁面区域采用 壁面函数法处理 压力-速度的耦合采用非结构网格上的
SI MPLEC 算法 通过对实际工况下流场的模拟9得出了一些 有价值的液体射流泵性能信息
8
式中 为卡门常数 对于光滑壁面有 0 .4 E 为与表面粗糙 度有关的常数 对于光滑壁面有E 9 .8 O
l .3 计算条件
文中所研究的液体射流泵具体尺寸参数见文献 3 O工作水压 力为0 .3 MPa 吸入水高度为0 .5 m 扩散管出口压力为0 .05 MPa O
l .4 网格划分
在 Aut oCAD 中完成该射流泵的三维实体造型 4 ～6 O由于 射流泵具有对称性 为了节约 CPU 计算时间 所以仅生成对称 的半个射流泵实体O然后将射流泵实体输出为sat 后缀的文 件 把此文件输入 GAMBI T Z .1 .6 中进行网格的划分O网格划 分采用六面体网格 网格总计71 153 个O
3 存在的问题
通过对辽宁省保护地进行全面的调查 发现保护地节水灌 溉还存在如下问题
<1 > 农民对采用节水灌溉认识不高~ 节水意识不强 对农民 的教育力度与节水设施农业的发展速度不相适应
<Z > 设备造价较高 制约了节水技术的推广 表现为 ①高 效的滴灌~ 微喷~ 渗灌等保护地节水设备明显不足 农民的防 病意识有所提高 但节水~ 省工的认识仍然不足 因此 保护地 节水技术仍然是以廉价的具有一定防病效果的膜下灌为主 而 节水效能更高的滴灌设备还不足 微喷~ 渗灌还处于空白状态 ②节水灌溉的一次性投入较大 农民缺乏投资能力 节水灌溉
<4 > 宣传上有欠缺 近几年来 在科技宣传方面的力度虽 然不断加大 但大多针对新品种引进和病虫害防治进行宣传 对节水技术的讲解也只是作为降低病害发生的一个条件来说 的 因此 农民对于节水技术的认可程度不高
<5 > 管理不善~ 推广系统不健全~ 效益不高制约节水设备 < 技术> 的应用~ 推广 有的农户缺乏节水灌溉方面的知识和技 术 肥~ 水~ 药使用不当 病虫害发生严重 影响产量和质量 经 济效益下降 影响推广的力度 同时 多数县区节水技术归水 利部门管 缺乏与农业部门的协调统一管理 也是影响推广力 度的一个因素 参考文献!
关于湍流动能 和湍流耗散率e
程来计算 其数学描述如下
8
P ,,
Z
可通过可实现 ~e 微分方
8
8
8P
8P
3
8 8
J
Jl G
8 8
G GI P e Y M
8 8
Pe
8 8
Pe
8 8
J
Jl 8e Ge 8
P C1 e P CZ
eZ
C1e e C 3eGI
4
\U e
式中 G 为由层流速度梯度而产生的湍流动能 根据 Bouss-
i nesC 假 设 G Jl Z 是 扭 曲 因 子
\Z
1 Z
8 8
8 8
GI 为由浮力而产生的湍流动能 GI
Bg
Jl pr
>
8T 8
湍流普朗特数 p r
0 .95 热膨胀系数B
1 P
P T
YM
P
为在可压缩湍流中过渡扩散产生的波动 对于不可压缩流体流
动 YM
0 Jl 为 漩 涡 粘 度 Jl
Z
P CJ e 其 中 CJ
流体在作湍流流动时所遵循的方程: (1 )连续方程:
8P 8
(Z )动量方程:
8 8
(P
)0
(1 )
8 8
(P
)
8 8
(P
)
收稿日期!Z005-09-Z 7 作者简介!常洪军(1980- )9男9硕士9助理工程师
56
液体射流泵内部三维流场的数值模拟 常洪军 李忠良
8P 8
8 J8
8 8
Z 3
S
8l 8
射流泵流场的三Байду номын сангаас数值模拟方法
l .l 控制方程
流体在射流泵内流动时9认为流体在整个泵内是湍流流动 的[Z ] 可实现的 ~e 模型9其直接的好处是对于平板和圆柱射 流的发散比率有更精确的预测 而且它对于旋转流动\强逆压 梯度的边界层流动\流动分离和二次流有很好的表现 所以9 应用可实现的 ~e 模型来模拟其流场
节省农药/ < 元- h m-Z > 节省工时/ < 个- h m-Z >
滴灌 Z 115 3 810 1 530 Z 115 390
微喷 1 Z90 1 6Z0 1 4Z5 1 665 330
渗灌 Z 678 1 890 1 035 Z 0Z5 315