为研究面向粘性泥沙的节水灌水器微细流道抗堵机理,搭建了高性能粒子图像测速的PIV/ PTV实验台,制作了1:1的灌水器微小流道结构实验件,确定可行的PIV/ PTV实验方案和微颗粒-壁面粘附可视化实验的实验方案。对灌水器矩形流道进行了微流动PIV可视化实验,测得其转捩雷诺数为270-280。同时通过PIV可视化实验研究了壁面粗糙度对特征尺寸为1mm直通道流场的影响,发现相对粗糙度大于5%时,对流场影响显著。对梯形流道、矩形流道、三角形流道实验件进行了微流动PTV可视化实验测试,得道了各流道反弹系数、入射角、出射角等参数之间的定量关系,并分析了反弹系数与流场压力特征参数的关系,建立了灌水器流道压力与反弹系数的回归公式。针对矩形流道,利用可视化实验,分析粘性微颗粒与流道壁面的粘附特性。提出了两种颗粒与壁面发生粘附的模型微颗粒与壁面发生粘附的力学模型和能量模型。利用UDF进行编程,实现了模拟颗粒与壁面粘附过程,分析了各参数对粘附的影响,并通过与实验结果进行了对比验证。根据上述研究设计出三种抗堵滴头,并制作了新型抗堵滴头样件及模具,同时进行了相关的性能测试,结果表明其抗堵性能良好。
英文主题词cohesive sediment;PIV/PTV;wall roughness;restitution coefficient;particle-wall adhesion model