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自清洗过滤器是灌溉节水系统的关键设备,随着微灌系统自动化程度提高,对该设备要求也越来越高,它对解决西北地区尤其是新疆干旱地区直接利用高含沙浑水作为微灌水源起到决定性作用。 本论文所研究的过滤器为石河子市金土地节水设备有限公司生产,相比传统过滤器(砂石过滤器、离心过滤器、筛网过滤器和叠片式过滤器),具有自动化程度高,水头损失小,过滤效率高等优点。本人在总结前人研究成果的基础之上,首先概述了自清洗过滤器的结构特点和工作原理,对其自清洗结构进行水力计算分析,提出初步优化方案;其次运用FLUENT流体软件对过滤器结构进行流场分析计算和数值模拟,来证实初步优化方案的可行性;最后得出优化结果,即本论文所取得的主要研究成果: 1.变径优化,即改变排污管和吸管的结构尺寸,针对每个吸管划分不同的断面,根据能量守恒定律列方程,从水力学的角度进行理论分析,增大管径可以有效的改善过滤效果,达到吸管吸污均匀的目的; 2.在过滤器底部调整吸管的位置和数量,随着过滤时间的增长,可以缓解吸管、排污管或者是下游出口堵塞的现象,缩短清洗时间; 3.在水力分析计算的基础上,运用FLUENT流体软件对其自清洗结构进行数值模拟,通过观察过滤器内部流场变化的情况(速度矢量图),以及在排污管和吸管等径与变径时各吸管流量的相对方差与相对极差的对比,得出最优的优化结果,即在排污管的直径是77.5-190(mm)处和吸管1-3的直径分别为48.5、49、49(mm)处时,吸管流量的相对方差和相对极差最小; 4.对过滤器的整体结构进行设计和校核。首先是对过滤器进行水力计算,包括过滤流速的确定,过滤能力(流量)的计算以及过滤器水头损失的计算;其次对过滤元件即滤网的设计进行校核,包括滤网尺寸的确定和校核滤网开孔率是否满足设计要求;然后是过滤器筒身的设计,包括筒身直径、长度的确定以及筒身用材料种类的选择;最后对过滤器的整体结构进行模拟,得出改变排污系统的结构并不影响整体过滤效果。