王新端
- 作品数：19 被引量：109H指数：7
- 供职机构：西安理工大学水利水电学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金陕西省农业科技攻关项目更多>>
- 相关领域：农业科学水利工程电子电信化学工程更多>>
- 基于流量对泥沙沉积敏感度的滴灌灌水器水力性能动态评价被引量：4
- 2018年
- 提出了基于流道泥沙沉积过程的滴灌灌水器水力性能动态评价方法,以反映灌水器浑水流量对其进口压力变化和泥沙沉积过程的敏感程度。以3种双向流道灌水器和1种迷宫式流道灌水器为研究对象,在3种进口压力下,分别进行清水和浑水试验。结果表明,迷宫式流道灌水器流态指数浑水条件下相比清水增大74.85%,1#,2#和3#双向流道灌水器分别增大38.47%,41.26%,46.25%,流道中泥沙的沉积使其水力性能变差;双向流道灌水器浑水流态指数均小于迷宫式流道灌水器;随着浑水试验次数的增加,4种灌水器浑水流态指数总体趋势是逐渐增大,成因是流道中泥沙沉积的累积效应,反映了浑水条件下水力性能的动态变化过程;相同压力变化,浑水条件下迷宫式流道灌水器流量变化率比清水时增大40.43%,1#,2#和3#双向流道灌水器分别增大17.23%,19.43%,22.33%,迷宫式流道灌水器增大程度大于双向流道灌水器,导致其水力性能相对双向流道灌水器下降较大;4种灌水器水力性能与抗堵性能差异均显著,且双向流道灌水器的水力性能与抗堵性能均优于迷宫式流道灌水器,说明灌水器流道结构形式及结构参数是影响灌水器整体性能的重要因素。
- 王新端白丹宋立勋郭霖
- 关键词：水力性能滴灌灌水器泥沙沉积
- 双向流滴灌灌水器消能机理PIV试验研究被引量：3
- 2019年
- 滴灌灌水器流道内部水流运动特性与其水力性能密切相关。该文以双向流滴灌灌水器为研究对象,利用粒子成像测速技术(PIV, particle image velocimetry),分别在30 kPa和130 kPa进口压力条件下,观测灌水器流道内部水流运动特征,获取水流流速和湍流强度等水流运动的分布特性,据此分析了流道的消能机理。结果表明:流道内正向和反向水流形成了双S型主流流动及漩涡流动,水流流动呈现为紊流状态;灌水器进口压力的增加并未显著改变流道水流运动特征及漩涡的分布位置;在流道分流处、转角处及混掺处水流流速变化较为剧烈,为流道主要消能位置;随着进口压力升高,正向和反向水流在混掺前与混掺后的流速差均显著增加,有利于提高流道对冲、混掺消能效果;反向水流在混掺前与混掺后的流速差均高于正向水流,且随着压力升高,两者的差距显著增加,说明反向水流在混掺消能过程中的作用大于正向水流;流道湍流强度大部分在0.1-0.4之间,紊流程度较高,有利于在流道中消除多余能量,以确保灌水器出流量稳定。研究结果从微观角度揭示了双向流滴灌灌水器在不同进口压力下的消能机理,可与宏观试验及数值模拟相结合,为进一步优化流道结构及提高双向流滴灌灌水器水力性能奠定理论基础。
- 王新端白丹郭霖
- 关键词：滴灌灌水器双向流道流场特性消能PIV
- 新型滴灌双向流道参数化设计研究
- 2017年
- 针对双向流道挡水件中后部存在较大低流速区的问题,对原有结构改进后提出新型双向流道结构。为了研究新型双向流道结构参数对其水力性能的影响,选取5个关键参数作为试验因素。采用均匀试验设计方法,设计8组试验方案制作流道样件,分别在不同水头压力下测得各流道样件出流量,计算其流态指数及流量系数。采用通径分析定性地分析各结构参数对水力性能的影响效应。利用多元线性回归分析,建立了流态指数和流量系数与5个结构参数之间的量化模型,并通过试验验证了其准确性和可行性。结果表明,挡水件底部高度是流态指数的主要增进因子,而分水件与上挡水外壁的距离是其主要限制因子;挡水件垂直部分高度是流量系数的主要决策变量,且各参数都为增进因子。建立的量化关系模型效果显著,准确性高,定量地揭示了流道结构参数与其水力性能的关系,对设计性能良好的双向流道有一定指导意义。
- 王新端白丹郭霖何靖
- 关键词：滴灌双向流道水力性能参数化设计通径分析
- 基于支持向量机的滴灌灌水器流量预测模型建立与验证被引量：15
- 2018年
- 为了直接、准确预测灌水器流量,引入支持向量机预测方法,取灌水器6个工作压力和8个几何参数作为因素,正交设计安排300组灌水器训练样本和30组检测样本,并采用精度较高的SST k-ω模型模拟计算灌水器流量,同时利用遗传算法对支持向量机参数进行优化计算,得到与模拟流量误差最小的流量预测值。结果表明,惩罚参数为100、核函数参数为20时检测样本的流量预测值与模拟值的误差最小,平均相对误差为1.91%,决定系数为0.98,而回归拟合方法计算得到的平均相对误差为6.45%,决定系数为0.93,表明支持向量机预测流量的优越性,且30组试验验证样本的平均相对误差为2.25%,证明支持向量机预测的准确性和可靠性。预测模型建立可有效地提高灌水器研发效率,对水力性能评估和流道结构设计与优化提供依据。
- 郭霖白丹王新端王程周文程鹏
- 关键词：滴灌灌水器工作压力支持向量机
- 改进的滴灌双向流道结构参数对水力性能影响被引量：4
- 2016年
- 为了在现有滴灌管(带)生产设备加工成型,改进了滴灌双向流道结构.针对这一新型流道,探索分析流道结构参数对其水力性能的影响.以流道4个关键结构参数为因素,基于正交试验设计方法,设计16组方案并制作流道样件,进行水力性能试验.采用极差分析和方差分析研究各结构参数对水力性能的影响效应.利用多元线性回归,建立流态指数和流量系数与4个结构参数的回归模型.结果表明,流道过水宽度,对流态指数的影响最显著,分水件与边壁距离的影响最小;分水件与边壁距离对流量系数的影响最大.回归模型效果显著,且准确度较高,可用于流道流态指数、流量系数的预测,研究结果可为新型双向流道的参数化设计及其结构优化,提供一定的理论指导.
- 王新端白丹郭霖何靖
- 关键词：滴灌双向流道结构参数水力性能正交试验设计
- 地下灌竖管灌水器直径压力对土壤水入渗特性的影响被引量：11
- 2016年
- 研究竖管灌水器地下灌溉条件下,土壤质地、压力水头和竖管直径对土壤水分入渗特性的影响。选用粉质壤土和砂质壤土2种土壤,在0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 m压力水头,以及竖管直径为4、8、12和16 mm条件下,测定5 h内土壤水分累计入渗量,并应用Philip公式对入渗过程进行拟合,计算入渗流量。结果表明,不同土壤质地下,累计入渗量均随压力水头增加而增加,但质地越重,累计入渗量越小,压力水头在入渗初期对累计入渗量影响较大,随入渗时间延长,其影响程度减弱。入渗流量开始较大,逐渐减小,入渗流量趋于稳定的时间过程较长。当压力水头为0.5-3 m,灌水器稳定入渗流量为0.53-1.25 L/h。土壤水分累计入渗量变化随竖管直径增大而减小,逐渐趋于稳定。基于竖管直径构建了累计入渗量估算模型,经验证,模型决定系数大于0.99,表明模型的可行性。研究可为竖管地下灌溉管网系统设计及应用提供参考。
- 白丹何靖郭霖王新端
- 关键词：入渗地下灌溉
- 基于Fluent软件的滴灌双向流流道灌水器水力性能数值模拟被引量：43
- 2014年
- 开展滴灌双向流流道数值模拟研究,对提高灌水器研发效率,降低研发成本,分析流道消能机理具有重要意义。通过Fluent软件计算的数值模拟结果和试验数据的对比,重点研究了网格划分和湍流模型选取对模拟精度的影响,以及流道的消能机理。结果表明:当网格划分为0.2 mm,分别采用Realizable k-ε模型与标准k-ω模型模拟时,模拟值与实测值的相关系数均高于0.998,数值模拟精度和计算效率较高;且流道的进口压力越大,反向水流与正向水流的比值越大,流态指数越小,水力性能越好,特别是在灌水器压力低于0.10 MPa区间,流态指数低于迷宫式流道;从流道的速度矢量图可以明显的看出正向水流与反向水流的分布与混掺过程;分析流道压力分布图,发现流道内压力在正、反向水流混掺后大幅度下降,进一步验证了双向流流道的消能机理与消能效果。
- 田济扬白丹于福亮王新端郭霖
- 关键词：滴灌湍流灌水器水力性能
- 多因素影响下竖管地下灌溉入渗特性分析被引量：12
- 2016年
- 为了研究压力水头、竖管直径、土壤初始含水率、土壤容重和入渗时间等5个因素对竖管地下灌溉入渗特性的影响。采用正交试验设计共安排了10组试验（9组试验,1组验证试验）,利用竖管地下灌溉室内试验装置测定7 h内累积入渗量,构建累积入渗量与5个因素之间的量化关系式,量化关系式相关系数为0.98,决定系数大于0.99,表明该式可客观反映各因素与累积入渗量之间的关系。累积入渗量与压力水头、竖管直径和入渗时间呈显著性正相关,与土壤初始含水率和容重呈负相关。根据这一量化关系式得到入渗流量的表达式,入渗流量开始较大,为1.93-5.92 L/h,逐渐减小,经过5-6 h后趋于稳定,稳定入渗流量为0.08-0.25 L/h;用敏感性分析和相关系数分析各因素对入渗流量的影响,结果表明：压力水头是影响流量的主要因素,其次为竖管直径、容重和初始含水率;入渗流量与压力水头和竖管直径呈极显著性正相关,与土壤初始含水率、土壤容重和入渗时间呈负相关。这一结果对进一步研究竖管地下灌溉管网系统水力特性和技术要素具有重要意义。
- 白丹何靖郭霖王新端梁志栋
- 关键词：入渗土壤含水率灌水器地下灌溉压力水头
- 竖管地下灌溉粉质壤土入渗湿润体的试验研究被引量：1
- 2016年
- 竖管灌水器是一种在低压(0.6~2.0m)状况下对作物进行根部地下灌溉的新型灌水技术的核心部件。为了研究该灌水器在不同影响因素不同组合情况下湿润体特征参数值的变化,为竖管灌水器的进一步研究提供借鉴。试验采用正交试验设计安排了9组试验对压力水头、土壤初始含水率、竖管灌水器的竖管直径和土壤容重(每个因素取3个水平)4个因素进行了室内试验研究。入渗试验7h之后获得的结果表明:湿润体的湿润半径大小排序为Y负≥X≥Y正,湿润体的含水率分布在水平方向呈现为圆形扩散,而竖直方向呈现为椭圆形扩散,表明重力对水分入渗有一定的影响。竖管地下灌溉湿润体平均含水率变化范围为7.5%~33.3%,能够更好地满足不同作物的需水要求。
- 何靖白丹郭霖王新端
- 关键词：湿润体地下灌溉含水率
- 双向对冲流灌水器模拟精度综合评价指标
- 2020年
- 为了评价数值模拟方法对双向对冲流灌水器的计算精度和适用性,设计3种灌水器样机,以试验测得的流量值与PIV测得的流速值为依据,提出评价模拟精度的宏观流量评价指标和微观流速评价指标.从宏观和微观2个角度评价15种数值模拟组合方案与试验结果的吻合程度,并建立综合评价指标模型,采用变异系数法计算2个评价指标的权重系数.结果表明:采用宏观评价指标得到增强壁面函数和RNG k-ε模型的流量偏差率最小,其宏观评价指标值为1.592%;采用微观评价指标得到增强壁面函数和SST k-ω模型的流速偏差率最小,其微观评价指标值为2.095%,2个指标的权重系数分别为0.6和0.4;对其进行综合评价,其中增强壁面函数和SST k-ω模型的综合评价指标值最小,为2.031%;进一步验证综合评价模型,其验证样机的模拟值与实测值的综合评价指标值为1.307%,证明了灌水器模拟精度综合评价指标的准确性.综合评价指标的建立提供了一种分析数值模拟精度的思路.
- 郭霖白丹白丹王新端周文程鹏
- 关键词：滴灌灌水器流速评价指标
