全射流喷头产业化开发中的问题及其改进

全射流喷头属于中国独创，在隙控式射流元件结构方面达到国际领先水平，江苏大学与企业合作，已产业化生产出IOPXH型塑料全射流喷头，但它还存在着一些问题．通过试验提出了8个需要改进的方面，最主要要解决的3个方面是：修改空心轴与连接套配合的尺寸；两片四氟圈相互之间的配合，上片与连接套静配合，与空心轴动配合，下片与空心轴静配合；信号水取水孔、信号水流入孔和反向接嘴补气孔要适当小，起到节流与节气的作用，增大驱动力矩．改进后可望能将科研知识转化成产业化产品．     

全射流喷头内部附壁点距离的计算

阐述了全射流喷头中水射流附壁点的距离是喷头射流元件设计的关键尺寸．基于Bourque理论,采用控制面模型,计算了全射流喷头内射流附壁点的距离,并与试验结果和相关文献进行对比,发现在射流扩散系数取9时,计算值与试验值接近．讨论了影响附壁点距离的各种因素,包括位差、壁面倾角、射流流量、射流扩散系数等．研究发现,可通过增大偏移率,增大壁面倾角来增大射流元件中附壁点距离,其中以改变壁面倾角最为显著,流量的改变几乎不影响附壁距离．研究结果对于改进全射流喷头射流元件的设计具有指导意义．     

全射流喷头内部流场测量实验研究

简述了隙控式全射流喷头的工作原理。介绍了国内外附壁射流现象的研究进展。在国内外现有研究成果的基础上，提出了采用粒子图像测速技术（PIV）对全射流喷头内部流动理论进行研究，并简要介绍了PIV系统的工作原理。设计了全射流喷头附壁射流流场测试实验。针对射流元件内部流动状态和射流控制切换规律，将实验分为静态和动态两部分。静态实验观测稳定状态下的附壁射流流场，动态实验对喷头实际工作状态下的附壁频率、压力分布进行测量研究。对实验中存在的附壁点判断、操作精度控制、运转震荡、观测区尺寸偏小的难点进行了分析，并针对难点提出了相应的解决方案。     

双击同步全射流喷头的研制

我们从1976年起着手研制全射流喷头,先后研制成功连续反作用式全射流喷头;PSH—40型互控射流喷头;PSH系列互控全射流喷头;PSZ系列自控全射流喷头以及空心轴不转动的自控全射流喷头。其中,自控全射流喷头和空心轴不转动的全射流喷头已获得国家专利;PSH—40型互控射流喷头获得     

全射流喷头射流元件附壁频率

基于全射流喷头射流元件的工作原理和内部流动状况,分析射流元件附壁频率的影响因素.利用元件两侧压差大小,建立附壁频率计算式,通过射流元件壁面脉动压力测量获得的附壁频率试验数据,频率计算值与试验值符合较好.计算与试验结果表明,附壁频率随元件腔室容积增大,信号水导管长度的变长而减小,随喷头工作压力增大,信号水流量的增大而增大,对于PXH30全射流喷头射流元件,获得信号水流量与附壁频率的线性关系式.在无因次数计算与分析中,喷嘴雷诺数对斯特劳哈数影响较小,斯特劳哈数随欧拉数的增大而减小.附壁频率的研究能指导射流元件的设计和全射流喷头工作状态的调节.     

空心轴不转动的自控全射流喷头

浙江省嵊县抽水机站在原互控步进式射流喷头的基础上最近又研制成功一种空心轴不转动的自控全射流喷头。这种喷头与互控全射流喷头相比作了以下三方面的改进: 一、喷头空心轴固定不动,空心轴套绕空心轴旋转。水流从空心轴套内壁4个小孔进入空心轴套、喷管、喷嘴喷射到空中。这样减少了喷头转动时的正压力,改善了喷头的受力条件。。     

全射流微喷头的研制

射程在5m以上的大射程微喷头与普通的微喷头相比，具有降低工程系统投资，提高系统的经济性，降低喷灌强度，减少用水量等优点。将射流附壁理论应用于微喷头，开发出全射流微喷头是我国的首创。研制的WPXS300—300全射流微喷头，射流元件既是喷洒作业的出口零件，又是微喷头转动的驱动零件，喷嘴直径2．5mm，射程在5m以上，且结构简单，运行可靠。经测试，水量分布、压力与流量的关系、压力与射程的关系等性能数据均符合微喷头标准的要求。     

SP——40龙华I型步进式全射流喷头

全射流喷头,结构简单,紧凑,换向灵敏,工作中无撞击,整个喷头受力较好,这已引起人们的注意。但其致命的弱点是要求转动部分的摩擦力矩小,而且接近恒定,一般需采用滚动轴承;安放的水平程度,风的大小等,对阻力的变化反应都非常敏感。由于现有全射流喷头受水流连续作用,如果推动力矩大于静摩擦力矩,就会产生加速运动,使喷头愈转愈快,严重影响射程,在扇形喷洒时则转速不均匀,降低喷洒均匀度。如果推动力矩太小则转动不可靠。针对这些缺点我们最近着手研究了步进式(又称间歇转动式)全射流喷     

全射流喷头内部流场计算流体动力学数值模拟

建立了全射流喷头内部流场的CFD数值模型,并对喷头的流量压力关系、喷头附壁情况下附壁点的位置进行了数值模拟计算。CFD计算值与实验测量值对比结果表明,CFD计算得到的3种喷头流量值与实验测量值的平均偏差小于5％,附壁点计算值与实验测量值平均偏差小于5％。说明采用CFD方法能较好地反映喷头的内部流动情况,根据数值模拟最终得到全射流喷头内部流场在直射和附壁状态下的速度矢量图。     

全射流喷头转折角喷管运动力学分析与试

为了扩大全射流喷头压力适用范围,提出在喷管处加转折角增加喷头固有驱动力矩.转折角喷管的重要结构因素包括转折角角度和转折角力臂长度,理论分析推导出全射流喷头步进旋转时所受总驱动力矩和旋转角方程.对不同转折角角度或转折角力臂组成的7种不同喷管进行了试验,测量性能指标包括步进角度、步进频率、射程和均匀系数.结果表明:试验值与理论分析具有较好的一致性;工作压力影响射程、均匀系数和步进频率,对步进角度影响不大;随转折角角度的增大,步进角度、均匀系数增大,步进频率减小,射程变化不大;随转折角力臂的加长,步进角度增大,射程减小,步进频率和均匀系数变化不大.     

小位差比率射流元件内部流场PIV试验

采用PIV测试技术对小位差比率射流元件内部附壁射流流动进行了测量,得到了射流元件附壁流动速度场分布以及附壁点位置的准确数据,从而为数值模拟研究提供参照和判断。分别研究了流量、位差比率、补气孔距离、盖板尺寸对射流元件附壁流场的影响,并与数值模拟结果进行了对比。结果表明:一定范围内,流量和工作压力对附壁点位置基本无影响;小位差比率下附壁点距离比随位差比率增大而增大,得到了小位差比率下附壁点距离比与位差比率之间的关系式;附壁点距离随补气孔开孔位置变化先减小后增大;位差比率和盖板尺寸对射流元件附壁效果影响较大。     

冲蚀磨损对全射流喷头可靠性的影响

阐述了全射流喷头射流元件主要磨损形式为冲蚀磨损．为了研究冲蚀磨损对全射流喷头可靠性的影响,定义了全射流喷头的三项失效指标：末端雨滴直径、步进频率和步进角度．完成了磨粒质量浓度为1％,2％和3％三种情况下的全射流喷头磨损试验,测试了喷头的主要水力性能参数,即喷头流量、喷头信号水流量以及末端雨滴直径随时间变化规律．试验结果表明：喷头的主要水力性能参数随着磨粒质量浓度的增加而显著增加,但质量浓度变化对水力性能参数的影响逐渐减小．信号接嘴1作为喷头的最易磨损件,可选用耐磨材料来加工,以提高喷头工作的可靠性．     

变量喷洒全射流喷头副喷嘴优化与评价

为解决全射流喷头实现变量喷洒时由于压力变化而产生的水量分布不均匀问题,以20PXH型变量喷洒全射流喷头为研究对象,设计不同副喷嘴改善水量分布。通过射流理论分析设计了8种副喷嘴方案,测量了喷头径向水量分布,采用不同压力下喷灌强度差值分析的方法,得到方案5挡板式副喷嘴结构改善水量情况最好。通过测量不同挡板角度及不同压力下水量分布,以均匀性系数值最大为目标,以挡板角度及均匀性取值范围为约束条件,首次建立了变量喷洒全射流喷头喷洒均匀性的综合评价函数,并求导得到最佳挡板角度为21.2°。     

全射流喷头与摇臂式喷头的对比实验

提出摇臂式喷头和全射流喷头的计算公式,通过实验对比它们的参数.结果表明,全射流喷头步进角度和步进频率主要由导管长度决定,导管越长则步进角度越大,步进频率越小.对于摇臂式喷头,它的步进角度和步进频率的可改变幅度不大,因此全射流喷头具有一定优越性.提出了全射流喷头步进角度与管长之间的关系式,左右压差与导管长度和工作压力的经验公式.     

PXSB型双向步进式全射流喷头的原理及结构设计

针对目前国内摇臂式喷头存在结构复杂、使用寿命较短和成本较高等不足,提出一种新型的大中型旋转式PXSB型双向步进式全射流喷头.研究了PXSB型双向步进式全射流喷头的基本工作原理,对喷头整个工作过程作了具体分析,提出喷头正常工作的条件为喷头的射流元件体出口处盖板两侧均要设有间隙,正向导管和反向导管需在适当的位置开有补气小孔.结果表明：喷头的双向步进是通过射流元件体和双向步进换向机构的切换配合来实现,即通过控制信号水的流向来实现喷头的正向步进和反向步进,使喷头具有优越的水量分布和喷洒均匀性等水力性能.喷头的双向步进结构提高了喷头工作的稳定性和可靠性.滚动轴承装置和密封结构,优化了喷头的密封性能.     

对PSF30型全射流喷头的分析

分析了全射流喷头工作状态的一些参数,同时提出喷头各结构参数：信号嘴插拔深度,导管长度以及间隙对其工作性能的影响.根据实验对比验证其正确性,最后得出的实验结果与理论分析相符合,制造的喷头样机工作可靠.