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滴头流道是影响其水力及抗堵塞性能的重要结构之一,尤其是小流量滴头。因此,研究小流量滴头流道结构形式及尺寸对水力及抗堵塞性能的影响,具有一定实际意义。本文对锯齿、斜齿、弧齿和直齿四种流道形式滴头进行了数值模拟和试验研究,研究内容主要包括:(1) 在CFD模拟中,壁面处理选择、网格划分、加工偏差对滴头流量精度的影响;(2) 探索滴头CFD模拟与试验水力性能的误差来源,比较不同流道形式的消能效果。(3) 通过水力和抗堵塞试验分析,评价不同流道结构形式滴头的性能。
研究结果主要包括:(1)在标准k-ε模型条件下,壁面处理对模拟流量的影响不明显。与实测值比较,锯齿E<,1>和直齿E<,3>适合采用标准壁面处理,斜齿E<,2>和弧齿E<,4>适合改进壁面处理。模拟流量多数大于实测流量,偏差在10%之内;在模拟流量1.3L/h~2.1 L/h的范围内,网格尺寸为0.05mm和0.08mm对模拟流量影响不大,与实测值比较,斜齿E2和直齿E3的模拟精度高于锯齿E<,1>和弧齿E<,4>;滴头尖角理论流道模拟流量比实测和圆角化模拟流量小,保证齿高或齿角度不变的圆角化两种处理的模拟流量偏差在1.9%~7.6%之间。与实测流量相比,前者模拟流量与实测流量接近,偏差在0.2%~15.5%范围内。(2)模拟流量小于1.5L/h时,模拟与实测流量吻合较好,模拟流量在1.5L/h~2.37L/h时,模拟与实测的流量偏差较大。四类流道结构形式消能效果不同,消能效果排序依次为:锯齿>斜齿>直齿>弧齿。(3)在流量相当条件下,不同流道结构形式抗堵塞性能不同,四种流道结构形式抗堵塞性能排序依次为:锯齿>斜齿>直齿>弧齿。