据《农业工程学报》2008年6月报道，我国是水资源严重缺乏的国家之一，实行现代节水农业势在必行。作为高效节水灌溉系统重要部件的灌水器，出水流量小（一般单个灌水器的流量只有2-8升/小时，灌水器流道和出水口尺寸一般在1毫米左右），因此易被水中的污物堵塞。所以进行灌水器的自主开发，首先要解决灌水器的堵塞问题。

 

此研究报告刊登于《农业工程学报》2008年24卷第6期，题为“灌水器微细流道水沙两相流分析和微PIV及抗堵实验研究”，第一作者为西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室魏正英教授。

 

研究者主要对灌水器微细迷宫流道的未过滤掉的沙粒的实际流动状况和堵塞机理进行了可视化观测和实验研究。首先针对灌水器复杂微细的迷宫流道结构（1毫米左右），选取常用的矩形和锯齿形迷宫流道滴片结构，根据液固两相流理论，对其微细流道进行了水沙两相流计算流体力学（CFD）数值模拟分析，得到了迷宫流道内流体的速度和流线分布及沙粒的运动轨迹和浓度的瞬时分布，分析认为，流道内的低速区及涡旋区是造成堵塞的主要原因。并根据灌水器迷宫流道水沙两相流实验的需要，搭建了微细流道粒子图像测速技术（PIV）可视化测试的粒子图像测速实验台，尝试应用微PIV测速技术对流道内两相流流场进行了测定，而且配合短周期堵塞实验验证了CFD计算的正确性。然后通过短周期堵塞实验分析得到了流道单元的最佳结构参数，最后对迷宫流道进行了抗堵结构优化。同时还对流道内沙粒的运动轨迹和浓度的瞬时分布进行了CFD分析，结果发现，粒子在涡旋区和低速区非常容易发生沉积，通过正交试验设计，得出流道结构各因素对灌水器抗堵性能影响的从大到小依次为：流道宽、单元高、单元长度、单元数。由此得到矩形和锯齿形流道设计中结构参数的最佳取值范围，提出了流道宽与灌水器堵塞时砂粒粒径的尺寸关系，对流道结构设计和过滤系统的选取提出了建议。

 

国外现代农业节水技术发展比较成熟，以色列的灌水器生产开发研究水平很先进。但是不同的地区灌水器设计具有一定的差异，引进的灌水器在我国使用堵塞严重。因此进行自主研发适合我国农田节水灌溉系统的灌水器势在必行。这项研究为设计抗堵性能好的灌水器提供了理论依据，对我国现代化农业节水产品的开发具有非常重要的指导意义。（来源：人民网-科技频道）