XXX大学毕业论文大学毕业论文题题 目：多孔软管压力分布特性实验研究目：多孔软管压力分布特性实验研究姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 水利建筑工程学院农业水利工程水利建筑工程学院农业水利工程20042004级级目 录 1 1、前言、前言 2 2、多孔软管简述、多孔软管简述 3 3、实验装置、实验方法及实验数据分析、实验装置、实验方法及实验数据分析 4 4、多孔软管压力分布特性的理论分析、多孔软管压力分布特性的理论分析 5 5、致谢、致谢 一、前一、前 言言1、研究的目的和意义研究的目的和意义 我国农村供水的突出问题是农田灌溉供水不足，我国农村供水的突出问题是农田灌溉供水不足，目前全国农田受旱面积约目前全国农田受旱面积约 3 3 亿多亩为此发展微灌技亿多亩为此发展微灌技术成为了术成为了2121世纪的必然趋势世纪的必然趋势 。2 .多孔管的研究现状多孔管的研究现状多孔出流问题的研究一直分散于化工、动力、通风多孔出流问题的研究一直分散于化工、动力、通风等具体的工农业领域，要使多孔出流问题成为一门等具体的工农业领域，要使多孔出流问题成为一门理论，具体指导其它领域的研究，仍然是今后多孔理论，具体指导其它领域的研究，仍然是今后多孔出流理论研究的重点。出流理论研究的重点。长期以来，多数相关研究都只是涉及均匀开口，并长期以来，多数相关研究都只是涉及均匀开口，并且假设多孔管孔口出流是均匀的。这就导致了很多且假设多孔管孔口出流是均匀的。这就导致了很多理论工作的进一步推导陷入了误区，甚至所产生的理论工作的进一步推导陷入了误区，甚至所产生的误差还发生了误差累积。误差还发生了误差累积。 同时多数学者研究的主要对象（多孔管）的长度一同时多数学者研究的主要对象（多孔管）的长度一般很短，大多数不超过般很短，大多数不超过 1 1 米长，管道上的开孔数目米长，管道上的开孔数目也不是很多。也没有将管道铺设的坡度因素考虑进也不是很多。也没有将管道铺设的坡度因素考虑进去，多数研究实验或者研究控制体都是在平破情况去，多数研究实验或者研究控制体都是在平破情况下进行的。下进行的。 二多孔管简述二多孔管简述多孔管就是典型的将主流经侧壁小孔多孔管就是典型的将主流经侧壁小孔, ,沿轴向流道均沿轴向流道均匀地流出的分配装置，如径向催化反应器分布器、匀地流出的分配装置，如径向催化反应器分布器、流化床多管式气流分布器、板式换热器、锅炉的送流化床多管式气流分布器、板式换热器、锅炉的送风管和集箱等。风管和集箱等。对多孔管流动机理的影响因素很多，通过大量文献对多孔管流动机理的影响因素很多，通过大量文献和实验，我们发现影响多孔管流动机理的因素主要和实验，我们发现影响多孔管流动机理的因素主要涉及到以下几个因素：管长、管径、首端压强、流涉及到以下几个因素：管长、管径、首端压强、流体性质、孔径、开孔方式、孔间距、管道坡度、管体性质、孔径、开孔方式、孔间距、管道坡度、管道粗糙率和管道断面几何形状。道粗糙率和管道断面几何形状。三、实验装置、实验方法及实验数据分析三、实验装置、实验方法及实验数据分析3.1 实验研究内容实验研究内容 在水利建筑工程学院水工试验大厅进行试验。通在水利建筑工程学院水工试验大厅进行试验。通过调整实验参数，进行不同参数（不同管长、不同水过调整实验参数，进行不同参数（不同管长、不同水头、不同坡度、不同孔距）情况下的水力试验。最后头、不同坡度、不同孔距）情况下的水力试验。最后通过实验数据并结合理论知识，揭示出多孔管的沿程通过实验数据并结合理论知识，揭示出多孔管的沿程压力分布规律。具体研究内容如下：压力分布规律。具体研究内容如下： 通过试验分析和理论研究，揭示不同水头、不同通过试验分析和理论研究，揭示不同水头、不同坡度、不同孔距，不同管长对多孔管沿程压力分布规坡度、不同孔距，不同管长对多孔管沿程压力分布规律的影响。律的影响。3.2 实验装置图1 蓄水箱 2 格栅板 3 溢流板 4 挡板 5 水表 6 闸阀 7 进水管 8 溢流管 9 水箱支座 10 软管 11调节杆 12 铝合金平板3.3 本试验的主要仪器：本试验的主要仪器：自压水箱自压水箱 1 1个个 水准仪水准仪 1 1个个测压管测压管 1515个个 温度计温度计 1 1个个计算机计算机 1 1台台 流量计流量计 2 2个个测压板测压板 1616个个 小小 桶桶 100100个个秒秒 表表 2 2个个 量量 筒筒 6 6个个多孔管多孔管 若干条若干条3.4 试验数据处理及结果分析 本次试验主要是研究多孔管沿程压力分布规律，本次试验主要是研究多孔管沿程压力分布规律，分别研究了坡度，首端压强，孔距及管长对沿程压力分别研究了坡度，首端压强，孔距及管长对沿程压力分布的影响。分布的影响。 其中主要是通过让其他因素不变，只让坡度，首其中主要是通过让其他因素不变，只让坡度，首端压强，孔距，管长中一个因素发生变化的方法来进端压强，孔距，管长中一个因素发生变化的方法来进行试验。也就是说，让坡度设为变量，其他参数均为行试验。也就是说，让坡度设为变量，其他参数均为定值；首端压强设为变量，其他参数均为定值；孔距定值；首端压强设为变量，其他参数均为定值；孔距设为变量，其他参数均为定值；管长设为变量，其它设为变量，其他参数均为定值；管长设为变量，其它参数均为定值。分别进行四组试验，来研究四者对多参数均为定值。分别进行四组试验，来研究四者对多孔管沿程压力分布规律的影响。孔管沿程压力分布规律的影响。3.4.1 坡度对多孔管沿程压力分布的影响 图1 不同坡度时多孔管沿程压力分布图象由图象可看出：平坡时，多孔软管沿程压力由首端到末端逐渐减小。这平坡时，多孔软管沿程压力由首端到末端逐渐减小。这是由于沿程有水头损失导致的；是由于沿程有水头损失导致的；顺坡时，随着坡度的增大，起始端压力逐渐减小，末端顺坡时，随着坡度的增大，起始端压力逐渐减小，末端压力逐逐增大压力逐逐增大 ，坡度达到一定大时，末端压力大于首，坡度达到一定大时，末端压力大于首端压力，软管沿程压力逐渐增大，这是因为坡度使沿程端压力，软管沿程压力逐渐增大，这是因为坡度使沿程压力逐渐增大，而水头损失使沿程压力逐渐减小，坡度压力逐渐增大，而水头损失使沿程压力逐渐减小，坡度大到一定程度时，坡度对压力的的影响大于水头损失对大到一定程度时，坡度对压力的的影响大于水头损失对压力的影响，所以结果是沿程压力逐渐增大；压力的影响，所以结果是沿程压力逐渐增大；逆坡时，也是逐渐减小，相比平坡，软管首端压力更大，逆坡时，也是逐渐减小，相比平坡，软管首端压力更大，末端更小，变化更明显。且逆坡越大，软管沿程压力分末端更小，变化更明显。且逆坡越大，软管沿程压力分布越不均匀。布越不均匀。3.4.2首端压强对多孔管沿程压力分布的影响首端压强对多孔管沿程压力分布的影响 图2 不同首端压强时多孔管沿程压力分布图象 由图象可看出：随首端压强的增大，多孔软管沿程压力均增大，且沿程压力的增大程度大致相同，从起始端到末端的压力变化趋势更小，即其压力分布更均匀。3.4.3 孔距对多孔管沿程压力分布的影响 图3 不同孔距时多孔管沿程压力分布图象 由图象可看出：多孔软管的孔距越大，多孔软管沿程压力就越大，这是因为孔距增大，管长不变，开孔率减小，导致多孔管内压力升高。而孔距越大，压力的分布就越均匀。3.4.4 管长对多孔管沿程压力分布的影响 图4 不同管长时多孔管沿程压力分布图象 由图象可看出：随管长的减小，多孔管的沿程压力增大这是由于管长变小，孔距不变，导致出水孔减少，出水量急剧减小，而管道进水量不变，进口水的压力不变，所以导致管道沿程压力急剧升高； 由图象还可看出多孔管越短，其压力分布就越均匀。四、多孔软管压力分布特性的理论分析四、多孔软管压力分布特性的理论分析4.1 4.1 理论分析理论分析 当管道为平坡布置时，如果忽略沿管分流时的局部水头当管道为平坡布置时，如果忽略沿管分流时的局部水头损失，则沿程水头损失沿管长的变化曲线就是总水头沿管长损失，则沿程水头损失沿管长的变化曲线就是总水头沿管长的变化曲线，即总水头线，或称总能量坡度线。因此，任一的变化曲线，即总水头线，或称总能量坡度线。因此，任一断面上的压强水头，就是管道进口处的水头减去从进口到该断面上的压强水头，就是管道进口处的水头减去从进口到该断面之间的水头损失，即断面之间的水头损失，即 (4-1)(4-1)下坡管道：下坡管道： (4-2)(4-2)上坡管道：上坡管道： (4-3)(4-3) 沿程均匀泄流管道沿程水头损失或总水头曲线的一沿程均匀泄流管道沿程水头损失或总水头曲线的一般方程。如果采用达西威斯巴赫公式（般方程。如果采用达西威斯巴赫公式（mm. .），则公式的具体形式为，则公式的具体形式为: : （4-4）式中： 由理论分析由理论分析公公公公式可得出：式可得出：(1) (1) 在其它参数为定值时，沿程在其它参数为定值时，沿程压力随首端压强的增大而增大；压力随首端压强的增大而增大； (2) (2) 在其它参数为定值时，在其它参数为定值时，随孔距的增大，沿程水头损失减小，沿程压力增大；随孔距的增大，沿程水头损失减小，沿程压力增大； (3)(3)在在其它参数为定值时，坡度对其影响：其它参数为定值时，坡度对其影响： 平坡时，沿程压力分布平坡时，沿程压力分布大致呈一条开口向上的抛物线，由进口到末端压力值先减小大致呈一条开口向上的抛物线，由进口到末端压力值先减小后增大；后增大； 顺坡时，坡度大到一定程度时，距管道进口越远，顺坡时，坡度大到一定程度时，距管道进口越远，其压力值就越大；逆坡时，坡度越大，距管道进口越近，其其压力值就越大；逆坡时，坡度越大，距管道进口越近，其压力值就越大。压力值就越大。 其结论与实验分析所得结论是相吻合的。其结论与实验分析所得结论是相吻合的。 将式（将式（4-44-4）分别带入（）分别带入（4-14-1）（）（4-24-2）（）（4-34-3）就可分别求）就可分别求出平坡，顺坡，逆坡时多孔管任一断面的压力，确定沿程均出平坡，顺坡，逆坡时多孔管任一断面的压力，确定沿程均匀泄流管道的压力分布，即可确定多孔管的沿程压力分布，匀泄流管道的压力分布，即可确定多孔管的沿程压力分布，揭示多孔管的沿程压力分布规律。揭示多孔管的沿程压力分布规律。4.2 实验验证 在推导或建立上述相应的计算公式时，曾假设软管中水流沿在推导或建立上述相应的计算公式时，曾假设软管中水流沿程连续且为均匀泄流，但在实际试验时，软管中水流不可能出现程连续且为均匀泄流，但在实际试验时，软管中水流不可能出现沿程连续且为均匀泄流的情况。因此，在推导或建立上述相应的沿程连续且为均匀泄流的情况。因此，在推导或建立上述相应的计算公式时计算结果与试验结果就存在偏差。上述计算公式是否计算公式时计算结果与试验结果就存在偏差。上述计算公式是否正确，需要试验来验证。正确，需要试验来验证。 现根据试验条件，取现根据试验条件，取 D=0.055mD=0.055m，L=50mL=50m，S=0.3mS=0.3m，水头，水头50cm50cm，坡度为，坡度为 i=1 i=1 时的测压管读数，将其带入式（时的测压管读数，将其带入式（4-44-4）计）计算出沿程水头损失算出沿程水头损失 ，再将，再将 带入式（带入式（4-24-2）便可计算出沿程压）便可计算出沿程压力力 。水头损失和沿程压力的理论值计算结果，与实验值进行比。水头损失和沿程压力的理论值计算结果，与实验值进行比较列如下表：较列如下表： 其中：其中： ， 时时 ， ， 表表5 5 水头损失及沿程压力的实测值与计算值对比表水头损失及沿程压力的实测值与计算值对比表 距首端距离距首端距离 (m)(m) 项目项目 5 5101015152020252530303535404045455050 实实 测测水头损失水头损失(cm)(cm) 计计 算算23.323.323.623.6252524.924.9272725.925.928.428.426.826.829.529.527.427.4303027.827.830.230.228.128.129.729.728.228.228.828.828.328.328.528.528.328.3 实实 测测沿程压力沿程压力(cm)(cm) 计计 算算26.726.726.926.9252526.126.1232325.625.621.621.625.225.220.520.525.125.1202025.225.219.819.825.425.420.320.325.825.821.221.226.226.221.521.526.726.7 由上表可知计算结果与试验实测结果基本上是符合的。由上表可知计算结果与试验实测结果基本上是符合的。考虑到实验有一定的误差，及计算理论值的公式的建立是在考虑到实验有一定的误差，及计算理论值的公式的建立是在沿程连续且为均匀泄流的情况下推导出来的，这说明计算公沿程连续且为均匀泄流的情况下推导出来的，这说明计算公式在与试验条件类似或基本一致的条件下是可以用于实际计式在与试验条件类似或基本一致的条件下是可以用于实际计算的。算的。