滴灌灌水器基于迷宫流道流动特性的抗堵设计及一体化开发方法

由西安交通大学卢秉恒等完成

    该项目涉及先进制造技术、流体力学以及农学。成果主要应用于农业节水滴灌关键灌水器的设计与开发中，解决了传统方法中缺乏定量设计依据、灌水器使用过程中易发生堵塞和开发速度慢等技术难题，研究内容及特点如下： 
    1. 首次采用流体力学数值分析和可视化方法对迷宫流道内的流动特性进行了研究，揭示了流道内水压、流量、流阻以及流场的变化和分布规律，并在大量实验的基础上，建立了流量与结构特征之间的数学模型，解决了当前灌水器定量设计中无据可依的难题。
    2. 基于上述理论研究，发明了基于流动特性的迷宫流道主航道设计方法，消除了灌水器迷宫流道内的速度死区，避免了灌溉水中固体颗粒的沉积，防止了微生物的滋长，解决了灌水器使用时易堵塞的国际性技术难题。
    3. 发明了“一体化”灌水器结构设计与快速制造方法，实现了无模具快速制作出灌水器试验件，通过灌水器水力性能试验，实现了灌水器设计的快速定型，使开发周期显著缩短，开发成本大大降低。
    4. 发明了灌水器参数化设计方法，研制开发了面向流量的参数化灌水器计算机辅助设计软件，以Solidworks为开发平台，以流量为输入参数，以使用规范为约束条件，通过人机交互系统可自动设计出具有抗堵性能流道的灌水器。
    项目研究中，开发了多种高性能新型灌水器，申报国家发明专利7项（5项已授权），注册软件版权1套；2项成果通过教育部鉴定，基于流动特性的迷宫流道主航道设计方法鉴定结论为国际领先水平；发表论文20余篇，其中9篇被SCI、EI收录。
    该项目通过在国内节水灌溉设备企业生产和工程实际应用，显著提高了企业的市场竞争力，部分产品实现了进口替代，一年多的时间为企业创造显著的经济效益。该成果的应用为实现我国滴灌技术的跨越式发展奠定了坚实的理论与技术基础。在蔬菜、花卉、经济作物、棉花、果树、园林及各类农作物有推广应用价值。