微灌溉过滤器在国内的研究进展史

   我国国内对微灌过滤器水力性能进行研究的学者比较多，并取得了许多显著成果（孙新忠，2006；刘焕芳等，2012）。到目前为止，国内对于微灌过滤器的研究以试验为主，研究内容主要是过滤器压力与流量的关系。

   在微灌过滤器的研制方面，杨万龙等（2005）研制出了一种过滤时水头损失较小，反冲洗时进水压力低，而且反冲洗效果良好的叠片式自动反冲洗过滤器，因而有比较好的推广应用前景。李亚雄等（2005）研制了一种适用于河水或渠水的网式过滤器，并能够在不中断过滤的情况下完成自动清洗滤网的任务，从而明显提高了过滤效率。孟剑等（2006）以试验为基础，对全自动反冲洗过滤器的水力驱动系统、过滤器结构与控制系统进行了设计改造．研制出了一种微灌全自动反冲洗过滤器。荣剑波等（2007）研制了一种由水力为驱动动力的卧式自清洗过滤器，即该过滤器只需水力驱动即可以完成自动清洗过程。李光永等（2002）研制了一种网式过滤器，该过滤器利用水流反作用力对过滤所产生的污物进行吸附，从而达到完全自动反冲洗的目的。申丽萍等（2010）在达西公式的基础上，建立了自清洗过滤器滤料和过滤时由污物形成的滤饼所产生的压降的模型，并完成了过滤器自动控制系统的设计。肖新棉等（2005，2008）在滤管直径确定的情况下，探讨了叠片式砂过滤器的**叠片数，并绘制了过滤器的水力性能曲线，拟合了过滤过程水头损失经验公式。叶成恒等（2010）对滴灌工程中常用的离心式过滤器与网式过滤器进行组合，并将离心式过滤器与叠片式过滤器进行组合，对组合式过滤系统的水力性能及其对泥沙的过滤效果进行了分析。梁菊蓉等（2011）指出在进行浑水过滤时，网式过滤器的过水面积设计偏大些比较合适，并指出滤网过滤器在过滤过程中决定堵塞程度的因素。

   在砂过滤器研究方面，张建锋等（2003）开展了示踪剂试验，提出了滤层过滤阻力计算方法，采用该方法计算得到滤层内絮体的体积比截留量，结果显示，过滤水头损失梯度的变化仅与滤层截留的絮体体积有关，而与滤层厚度等其它因素基本无关。冯俊杰等（2007）设计出以水压为驱动力的反冲洗阀，提出了驱动压力的计算方法，利用该方法对反冲洗驱动力进行了校核。翟国亮等（翟国亮，陈刚等，2007；翟国亮，冯俊杰等，2007）通过开展微灌石英砂滤层的过滤和反冲洗试验，分析了过滤出水浊度随过滤时间的变化规律，计算得出了滤层对水浊度的滤除比率。分析了 AFS—600 型双罐全自动反冲洗过滤器过滤和反冲洗条件下压力与流量之间的关系，测定了反冲洗时间和反冲洗周期等主要参数，提出了反冲洗时压降比率的概念和计算方法。邓忠等（2008）分别在过滤和反冲洗条件下，对石英砂过滤器泥沙出水浊度、出水粒径级配随时间的变化规律进行了测量与分析。翟国亮等（2010）开展了均质石英砂滤层过滤粉煤灰水的模型试验，得出以浊度指标来判断过滤和反冲洗效果不够科学。赵红书等（2010）通过对已堵塞灌水器的分析，确定了过滤时水中杂质颗粒的粒径标准，分析了不同粒径、过滤速度、滤层厚度和浊度等因素对浊度去除率、滤后水中杂质颗粒粒径和滤层的水头损失的影响，并对已堵塞的滤层开展了反冲洗试验研究。张文正等（2013）对石英砂滤层的过滤和在反冲洗水中加气的反冲洗效果进行了相关性研究。

   在微灌过滤器水力性能和自清洗研究方面，刘焕芳等（2005，2006）发现网式过滤器过滤水流在旋流条件下，堵塞程度可大大减小，并使大部分杂质颗粒沉积在过滤器底部，便于在不停机的情况下实现间断集中排污。分析了网式过滤器在含沙水条件下滤网的堵塞对过滤器局部水头损失的影响，提出了计算局部水头损失的经验关系式。郑铁刚等（2008a，2008b）对微灌过滤器的适用条件进行了分析，得出了过滤器水头损失与过滤流量的相关关系，拟合了自动吸附自动清洗的网式过滤器水头损失计算公式。郑铁刚等（2010）还对过滤器排污系统的水力参数进行分析，得出排污系统中吸沙组件对污物的吸附力的计算公式。宗全利等（2010）以水力旋喷自动吸附系统为核心部件，设计提出一种微灌用网式新型自清洗过滤器，通过理论计算和试验测量相结合的方法，得到过滤器滤网直径、滤网长度和水头损失与设计流量之间的定量关系。刘焕芳等（2010）分析了自吸网式过滤器过滤时间的变化规律和自清洗时间的影响因素，结果表明，在保持其它因素固定的条件下，自清洗时间与进水含沙量呈反比关系。骆秀萍等（2011）对微灌自清洗网式过滤器进行了清水和浑水水力性能试验，结果表明，在过滤流量较小时，过滤器水头损失变化幅度较小；当流量较大时,随着流量的增大，过滤水头损失增加较快，并确定自清洗网式过滤器清洁压降随流量的变化关系式。骆秀萍等（2012）还开展了过滤器吸沙组件相对入流面积对排污流量系数影响的试验研究，得出排污流量计算公式，发现过滤器排污流量由流量系数决定。刘飞等（2011）对自清洗网式过滤器的水头损失、**预设压差值和**排污时间等水力性能参数进行了研究，对其结构进行了优化组合，从推导出了不同目数滤网清洁压降的理论公式，通过浑水过滤试验，推导出了滤网**排污时间的计算公式，并对过滤装置和自清洗驱动装置进行了优化组合。刘飞等（2013）还推导出自清洗网式过滤器清洁压降的表达式，得出了排污口含沙量随排污时间的变化规律，确定了过滤器的**理论排污时间段。

   在微灌过滤器的数值模拟方面，王柏秋等（2006）采用计算流体力学软件 Fluent 6.1 对水介质水力旋流器内部流场进行了数值模拟，并研究了旋流器内的速度分布、压力分布。苏发章等（2008）利用计算流体力学软件对旋流式固液分离器内固液两相流场进行三维数值模拟，通过改变分离器进口、溢流口形状与尺寸、圆锥体与分离柱高度的比值等,寻求分布合理的内流场。王栋蕾等（2011）运用Fluent 计算流体动力学软件，根据吸管流速相对方差与相对极差的计算结果,通过改变排污管、吸管部位的直径，使各个吸管的流量基本保持一致，达到吸污均匀目的，并对自清洗结构进行流场分析，得出了速度矢量分布图。宗全利等（2013）采用 Fluent(6.3)软件，建立了过滤器内部流场的数学模型和自清洗系统的动网格模型，对自清洗网式过滤器内部水流结构和特性进行了全流场数值模拟，模拟压降与实测压降能够较好地吻合，在此基础上, 得到了水流流速、紊动能和压力的分布规律, 通过对流场内流速、湍动能和压力分布的分析，指出了过滤器自清洗系统的不足之处。宋辉智等（2012）通过改变滴灌系统旋流式过滤器的溢流管插入深度及圆柱段高度，分别进行试验及利用 Fluent 数值计算软件进行数值模拟，证明了利用 Fluent 流体力学计算软件对旋流式过滤器内部流场进行模拟的可行性。罗力等（2012）利用计算流体力学技术，选用 SSG-RSM（Special Sarkar Gatski Reynolds Stress Equation Model）湍流模型对设计的水力旋流器内的流动状态进行计算，模拟了不同液相粘度、不同颗粒浓度、不同颗粒粒径下水力旋流器内的流场特征，预测了其在不同物性参数介质下工作的分离性能。李振成等（2013）发现离心筛网一体式微灌过滤系统和离心筛网组合式微灌过滤系统滤砂原理相同，但砂粒的运移规律却不同，据此提出了降低筛网过滤器高度、提高出水管口位置的优化结构思路。王新坤等（2013）以进口直径为 50mm 的阿速德普通微灌网式过滤器为研究对象，利用 Pro/E 软件完成过滤器的三维造型，基于计算流体动力学软件 Fluent 6.3，采用多孔介质模型对过滤器内部流场进行数值模拟，得到了过滤器内部的速度分布和水力特性，并将数值模拟计算结果与试验结果对比，证实了数值模拟的可行性。付全荣等（2013）采用计算流体力学技术，选用 RSM （Reynolds Stress EquationModel）湍流模型对固—液水力旋流器中水细煤粉两相的三维流场进行了数值模拟研究，给出了旋流器内压降分布和切向速度分布。刘文娟（2014）对砂过滤器过滤和反冲洗进行了数值模拟。