柱塞式注肥泵内流动瞬态特性数值模拟与试验

S277.9+4%TV136+.2; 柱塞式注肥泵是水肥一体化系统肥液注入的关键设备,为探明柱塞往复运动过程中柱塞式注肥泵的内部流动特征及外特性,该研究基于RNG k-ε湍流模型和动网格技术,构建注肥泵内流动三维动态数值模拟模型,对不同柱塞行程比和往复频率工况的泵内瞬态流动进行非定常数值模拟,预测柱塞泵外特性并分析额定工况的泵内流场特征,通过与试验数据及理论计算结果的对比,验证数值模拟模型的可靠性.结果表明:不同行程下模拟所得的时间平均流量与试验结果最大相对误差为3.58％,数值模拟所得瞬时流量大小及变化趋势与理论计算结果吻合良好,最大相对误差为3.17％;泵排出、吸入过程的初始阶段,分别存在...

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Published in农业工程学报 Vol. 40; no. 16; pp. 75 - 83
Main Authors 康邵暄, 黎耀军, 严海军, 王晶晶
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国农业大学北京市供水管网系统安全与节能工程技术研究中心,北京 100083 01.08.2024
中国农业大学农业水资源高效利用全国重点实验室,北京 100083
Subjects
柱塞式注肥泵
dynamic mesh
experiment
泵
动网格
试验
单向阀
one-way valve
数值模拟
pump
piston injection pump
numerical simulation
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.202402021

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Summary:S277.9+4%TV136+.2; 柱塞式注肥泵是水肥一体化系统肥液注入的关键设备,为探明柱塞往复运动过程中柱塞式注肥泵的内部流动特征及外特性,该研究基于RNG k-ε湍流模型和动网格技术,构建注肥泵内流动三维动态数值模拟模型,对不同柱塞行程比和往复频率工况的泵内瞬态流动进行非定常数值模拟,预测柱塞泵外特性并分析额定工况的泵内流场特征,通过与试验数据及理论计算结果的对比,验证数值模拟模型的可靠性.结果表明:不同行程下模拟所得的时间平均流量与试验结果最大相对误差为3.58％,数值模拟所得瞬时流量大小及变化趋势与理论计算结果吻合良好,最大相对误差为3.17％;泵排出、吸入过程的初始阶段,分别存在进、出口单向阀阀芯闭合滞后现象,伴随形成回流;受阀芯闭合滞后导致的回流影响,注肥泵瞬时流量存在突变,其突变时刻与阀芯闭合时刻一致;注肥泵平均流量与柱塞行程和往复频率均呈线性正相关,泵容积系数随柱塞行程的减小而降低,但随柱塞往复频率的变化不明显,变频调控可更准确调节注肥泵流量,是水肥一体化系统中注肥流量调节的优选方式.研究结果可为柱塞式注肥泵设计与运行调控提供依据.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.202402021