多孔出流管水力特性研究

多孔出流管水力特性研究

山地自压滴灌支管水力设计中，不可避免地要涉及到同径及变径多出流管的水力计算，而其计算精度取决于其水头损失计算的准确性。多孔出流支管水头损失计算包括两部分：沿程水头损失和局部水头损失。

对于多孔出流支管沿程水头损失，前人研究已经非常成熟且提出的经验计算公式计算精度较高。对于多孔出流支管局部水头损失，常按沿程水头损失的一定比例进行估算。

但在进行管网水力计算时，节点处局部水头损失对管网中各管段流量分配和压力分布等具有显著影响，忽略局部水头损失或采用固定的局部能量损失系数可能导致较大的计算误差，其计算误差直接影响到多孔出流管节点压强水头的计算，进而影响到多孔出流管的水力设计精度。因此，为了提高多孔出流管的水力计算精度，本文通过理论分析、试验研究和数值模拟相结合的研究方法，对多孔出流管水头损失变化规律及压强水头分布规律进行了系统研究。

本文得到以下结论：（1）光滑紊流区内，T型三通管（同径多孔出流管局部水头损失主要发生位置）局部水头损失系数1随雷诺数的增大而变化很小，随分流比的增大而增大，随断面比的增大而不断减小；局部水头损失系数2随雷诺数的增大而减小，随分流比的增大而先减小后增大，随断面比的增大而变化很小；并提出了局部水头损失系数1和2的经验计算公式。由T型三通管流动特征分析可知：主管至直管流向的局部水头损失主要是由分流处突然扩散时的冲击损失、直管的突然收缩损失及由侧管中流体的转向引起的流速梯度变化产生的损失组成，主管至侧管流向的局部水头损失主要是由流体的转向损失和侧管弯头内的损失组成。

（2）与实测值对比得出：本文提出的局部水头损失系数1和2的经验公式具有较高的计算精度。采用本文计算公式进行模拟计算，分析了等距、等流量多孔出流管沿程压强水头变化规律，结果表明其沿程节点压强水头随孔口流量、孔数及孔距的增大均不断减小，随坡度的增大均增大。

（3）光滑紊流区内，异径接头（变径多孔出流管局部水头损失主要发生位置之一）局部水头损失系数随着雷诺数的增大而变化很小，随着断面比的增大而减小；并提出了异径接头局部水头损失系数的经验计算公式。由异径接头流动特征分析可知：在收缩管段近壁面处处产生漩涡，流线发生弯曲且流速有明显的梯度变化；水流在刚进入下游直管段时，在近壁面有明显的压力梯度，这主要是由于水流进入下游直管时产生了流动脱离壁面的现象。

随着断面比的减小，在收缩管段近壁面处产生的漩涡不断增加，流速梯度越来越明显，流线弯曲越来越严重。（4）与实测值对比得出：本文提出变径多孔出流管沿程压强水头经验计算公式具有较高的计算精度。

采用本文计算公式进行模拟计算，分析了等距、等流量变径多孔出流管沿程压强水头变化规律，结果表明其沿程节点压强水头随着坡度的增大均增大，随孔口流量及孔距的增大均减小。