滴灌器壁面粗糙度对微颗粒附着影响的研究

本文主要探讨了滴头壁面形貌在含沙滴灌条件下的重要影响，特别是对于微颗粒与壁面黏附特性的改变。研究者曹蒙、魏正英、葛令行、唐一平和卢秉恒针对西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，针对矩形流道设计了一系列实验和模拟研究。 首先，他们通过水力性能测试实验，对不同壁面粗糙度的矩形流道进行了细致的分析，其中壁面粗糙元（高度相当于流道水力直径的10%）成为关键因素。这些粗糙元的存在显著增加了流道的阻力系数，这意味着在相同的工作压力下，灌水器的出口流量会明显减小。这种现象反映了壁面粗糙度对流体流动阻力的直接影响，流速的降低可能导致颗粒更容易聚集和黏附。 其次，利用粒子图像测速（Particle Image Velocimetry, PIV）技术，研究人员实现了灌水器内部流道内颗粒与壁面黏附的可视化实验。结果显示，粗糙元区域内的沙粒速度降低，这使得沙粒在与壁面碰撞时更容易形成黏附，从而增加了堵塞的风险。沙粒的浓度分布也因此受到影响，粗糙部分的堵塞效应可能更加显著。 结合计算流体动力学方法，研究人员对灌水器的流场进行了数值仿真计算，进一步验证了壁面粗糙度对流场特性的影响，并提供了定量的数据支持。这项研究不仅有助于理解滴灌系统中的堵塞机理，也为优化灌水器设计、防止或减少堵塞提供了科学依据。 本文通过实验证据和数值模拟，揭示了滴头壁面形貌对微颗粒运动行为和壁面黏附性的重要影响，这对于改进灌溉系统的效率和耐久性具有重要的工程实践意义。关键词包括灌水器、迷宫流道、粗糙元和颗粒壁面黏附，其研究成果可以应用于农业水利、土木工程和环境工程等领域。