喷灌水滴测试技术研究进展

喷头喷洒水滴分布特性是评价喷灌系统优劣的重要指标,通过分析喷头外部流场水滴分布规律可以深入了解喷洒水舌破碎机理,喷洒水滴的发展和演变过程。滤纸色斑法、面粉法等传统水滴直径测量方法具有实验操作比较简单、成本低廉等优点,但存在采集的数据少、数据测量及处理工作量大、实时性差及不能测量水滴速度等缺点。摄影法、激光法等新型水滴测试技术包括雨滴谱仪、低速摄影技术及粒子追踪测速技术(PTV)等较好的克服了这些缺点,在降雨监测及节水灌溉喷灌外部流场的研究中具有重要意义。该文综述了喷洒水滴相关测试技术的原理、特点,在喷洒水滴测试中存在的问题及研究进展,总结了喷灌水滴直径的计算方法。     

喷洒水滴大小对土壤结构及作物的影响

喷洒水滴的大小是衡量喷灌质量的重要指标,同时也是喷灌设备运用经济合理性的反映。因为,从一般常识来说,水滴越小,对土壤和作物的影响越小,但是对目前常用的旋转式喷头来说就意味着能源消耗越大,况且,水滴越小蒸发损失越大。当然大水滴又由于具有较大的动能,容易造成土壤入渗     

喷洒水滴直径面粉测定法改进

面粉法是一种应用广泛的水滴直径测定方法。以往水滴率定时只考虑干面粉团质量与水滴直径的关系,而忽略水滴打击角度和打击速度对水滴直径的影响。通过正交试验设计进行了喷洒水滴直径、打击角度和打击速度对干面粉团质量影响的试验研究。显著性分析结果表明：水滴直径和打击角度对干面粉团质量的影响非常显著,而水滴打击速度对其影响较小。建立了考虑水滴直径和打击角度双因素共同作用的改进率定公式。与传统率定公式相比,改进的率定公式具有较高精度。结合水滴运动蒸发模型,提出了应用改进的率定公式测定喷洒水滴直径的基本方法。     

全射流喷头水滴分布试验及模型

为了探索全射流喷头喷洒水滴直径分布规律,采用激光雨滴谱仪测量技术对喷头的喷洒水滴速度及直径等参数进行测量,并采用个数加权法对水滴分布进行统计分析,总结全射流喷头距喷头不同距离及150~350 k Pa压力工况下的水滴频率分布及水滴累计频率分布的变化规律.研究结果表明:距离喷头越近,喷头喷洒的水滴直径越小,且小直径低速度水滴数量越多,水滴累计频率曲线斜率越大.压力增大时,距喷头不同距离的水滴累计频率曲线斜率逐渐减小,说明水滴直径沿径向大小分布较为均匀.在距喷头不同的距离下,水滴频率呈对数正态分布趋势.将水滴累计频率分布分别采用玻尔兹曼函数与指数函数分布进行对比,2种函数拟合精度均较高,可为全射流喷头喷灌质量的预测提供理论依据.     

喷嘴形状对喷洒水滴动能的影响

对特定的土壤来说，喷洒水滴动能是优选喷头型式时需要考虑的重要因素。利用面粉法测得的圆形和方形喷嘴的水滴分布资料，用水滴运动方程确定水滴落地时的速度，计算了单位质量水滴沿径向不同位置处的动能和总动能。在相同压力下，方形喷嘴形成的水滴所具有的动能小于同流量的圆形喷嘴；在满足一定的水滴总动能要求时，方形喷嘴可在比圆形喷嘴低９８ｋＰａ的压力下工作，从而达到节能的目的。通过分析得出了可用于由中数直径估算中压     

基于PVDF压电传感器的水滴冲击力检测系统

水滴冲击力是衡量喷头性能的重要技术指标。水滴撞击土壤表面产生的冲击会冲蚀土壤,引起板结,影响入渗,损伤作物。设计一种水滴冲击力自动检测系统和水滴自动发生试验装置,实现对水滴冲击力的自动测量。系统选用PVDF压电传感器作为力检测元件,采用USB7333高速数据采集卡,利用LabWindows/CVI编写数据采集与处理程序,获取水滴冲击力检测数据。试验实现了在水滴频率、大小稳定控制试验条件下,对不同水滴大小冲击力的动态测量。结果表明：PVDF压电传感器对水滴冲击力检测具有良好的动态响应特性;水滴冲击力与传感器输出电压具有良好的线性关系,拟合程度达0.936,系统测量误差小于10%。利用该系统测定水滴冲击力,解决了传统人工测量的不稳定问题。     

巧除塑料大棚薄膜水滴

塑料大棚薄膜上附着一层水滴,可使透光率下降20％～30％。怎样才能除去棚膜的水滴呢?这里介绍一种简易方法:把大豆磨成细粉,每平方米棚膜用大豆粉7.5～10克,兑水150克,浸泡2小时后用细纱布过滤,除去渣滓后用喷雾器对着棚膜上的水滴喷洒,可使水滴很快落下,并能保持15～22天不生新水滴。     

基于Adobe软件的喷头水滴直径测量试验研究

喷灌喷洒水滴直径是衡量一个喷头性能的重要指标。针对传统喷灌水滴直径测量较为复杂的问题,提出基于Adobe 7.0软件测量水滴直径的方法,运用该方法对色斑直径与水滴直径关系进行了率定,并对雨鸟系列喷头的水滴直径进行了测量,得到了3种水滴平均直径的关系、水滴直径与喷头距离的关系以及水滴累积体积百分数曲线图。     

有风条件下喷灌水滴微物理特征与抗风性研究

风力作用易引起喷灌水滴的漂移,造成喷灌水利用系数和喷洒均匀系数的降低.采用2D-Video-Distrometer实测了通过风场水滴的轴比、速度与落地角度等微物理特征,构建了风场中的水滴漂移模型.结果表明:风力作用导致水滴形状发生改变,水滴粒径越大,变形越明显.受风力驱动,水滴具有水平分速度,落地角度产生明显的倾角;风场中不同粒径水滴受风力、空气粘滞阻力的影响程度不同,合速度变化趋势存在差异.采用喷洒水滴弹道轨迹模拟的方法构建的水滴漂移模型具有较高计算精度,与实测值吻合良好.粒径小于3mm时各因素对水滴漂移距离影响程度大小顺序为水滴粒径>下落高度>风速,水滴粒径大于3mm时下落高度成为影响水滴漂移距离的最主要因素.     

喷嘴形状对喷洒水滴动能的影响

对特定的土壤来说，喷洒水滴动能是优选喷头型式时需要考虑的重要因素。利用面粉法测得的圆形和方形喷嘴的水滴分布资料，用水滴运动方程确定水滴落地时的速度，计算了单位质量水滴沿径向不同位置处的动能和总动能。在相同压力下，方形喷嘴形成的水滴所具有的动能小于同流量的圆形喷嘴；在满足一定的水滴总动能要求时，方形喷嘴可在比圆形喷嘴低９８ｋＰａ的压力下工作，从而达到节能的目的。通过分析得出了可用于由中数直径估算中压喷头的水滴总动能的回归方程。还研究了竖管高度对水滴总动能的影响。结果表明，在常用的竖管高度范围内，高度每升高１ｍ，圆形喷嘴的水滴总动能增加约５％，方形喷嘴的水滴总动能增加６％～９％。     

喷洒水滴直径测试方法的研究

对测试喷洒水滴直径的滤纸法、面粉法、激光法的测试技术作了阐述;以这三种方法的实测结果为依据,对其测试精度和产生误差的原因进行了分析,并对测试结果进行了统计检验。结果表明,三种方法的测试结果之间无显著差异。在对三种测试水滴直径方法的测试精度和所需仪器设备的造价进行综合评价的基础上,提出我国现阶段以采用面粉法测试水滴直径为宜。     

基于LPM的摇臂式喷头水滴分布试验研究

为了研究旋转式喷头水滴直径、速度及动能的分布规律,采用激光雨滴谱仪(Laser Precipitation Monitor,LPM)对3026B型摇臂式喷头分别在0.15,0.20,0.25,0.30,0.35 MPa这5种工作压力下进行了室内无风水滴分布试验,并根据最小二乘法原理建立了水滴分布数学模型.试验结果表明:3026B型摇臂式喷头的喷洒水滴直径与喷头距离之间总体上呈指数函数分布;直径在1~3 mm的水滴在5种压力下占整个喷洒区域的频率分别为56.80%,64.35%,72.14%,61.72%,40.17%;距喷头不同距离的水滴累积频率曲线斜率随着压力的增加逐渐减小;水滴速度与直径呈对数函数分布;水滴动能与喷头距离呈指数函数分布,其相关系数在0.8以上.压力对近处水滴直径、速度及动能的分布规律影响较小,对远处的影响较大.     

中压喷头雾化指标的探讨

一、喷头的雾化指标众所周知,喷灌强度,均匀度和雾化度是喷头三大水力性能指标。雾化度即指喷射水流裂变成水滴的程度,在一定的意义上即指喷洒水滴拥有的打击土壤和作物的能量。由于水滴能量在很大程度上取决于水滴的大小,所以往往以水滴的粒径来反映喷头的雾化度。但是,由于水滴粒径的量测比较麻烦,所以各国又以雾化指标H/d来反映喷头     

坡地喷灌水滴直径与动能强度分布规律研究

在室内无风条件下应用视频雨滴谱仪实时监测了不同坡度下喷洒水滴直径和速度等信息,研究了不同坡度下水滴平均直径及直径频率沿射程方向的变化规律,分别建立了水滴平均直径、速度与坡度等之间的数学关系。以此为基础,结合坡地喷灌水量分布计算方法,提出了无风条件下坡地喷洒水滴动能强度计算模型,并通过试验验证了该模型的正确性。以雨鸟LF1200型喷头为研究对象,应用该模型重点分析了不同喷头布置方式、间距和坡度对组合喷头打击动能强度分布的影响。结果表明:随着喷头间距的增大,动能强度分布越来越不均匀,且动能强度高值区所占比例不断减小;坡度变化对坡面动能强度分布影响并不明显;三角形布置方式对减小坡地喷灌打击动能强度具有一定作用。同时考虑打击动能强度和水量分布,在坡地喷灌系统设计时,若选用雨鸟LF1200型喷头,建议优先采用三角形布置,且间距为0.8倍的平地喷头射程。     

巧除塑料大棚薄膜上的水滴

据测量,塑料大棚薄膜上附着一层水滴后,会使透光率降低(下降20%￣30%),不利作物生长。那么,怎样才能除去塑料大棚薄膜上的水滴呢?这里介绍一种简易的方法:①把大豆磨成细粉(每1平方米塑料大棚薄膜用大豆粉7.5克￣10克);②将磨好的大豆粉进行兑水(每7.5克￣10克大豆粉兑水150克)     

有风条件下Py_130型喷头喷洒时水的有效利用率的研究

水的有效利用率系指在喷洒全过程中,扣除水滴在雨幕空间的蒸发和飘失的水量后,降落到地面的降水量与总喷水量之比值。其实质是确定水滴在雨幕空间的蒸发和飘失的水量。它涉及面较广,如风的影响、喷头的基本参数、喷头的水力性能、作物复盖和叶面截流以及农田气候其他特征等。为了减少影响因素和不考虑作物复盖和叶面截流,测试场选在风向稳定、场地平坦开阔的河滩沙地进行。由于喷头进水口直径、流     

喷灌水滴的蒸发研究

应用喷灌水滴分布模型、水滴蒸发模型和水滴运动模型对喷灌蒸发进行了预测 ,预测结果与实测蒸发量吻合     

谈平均水滴直径的计算方法

一、问题的提出水舌自喷嘴喷出后,粉碎成的水滴个数极多,并且在离开喷头的某一位置处,水滴直径的变化范围较大,因此喷头的雾化情况应以离开喷头不同距离处的平均水滴直径来描述,现在的问题是采用什么方法来计算平均水滴直径。我们于1985年用面粉法对几种圆形喷嘴、方形喷嘴和双长方形喷嘴的水滴分布情况进行了测试,在对测试资料进行整     

日本有关喷灌理论的研究

根据有关资料报道,日本对于喷灌理论的研究大致可分这几部分:水滴运动方程式;水滴粒度;喷头喷洒的分布图形(水量及雨滴粒度);坡地喷灌理论;喷灌系统的设计理论。一、喷洒水滴运动方程式 1.在不受风影响的情况下,考虑到水滴在飞行中的蒸发损失,受到空气的阻力,在近似实际条件下,可以由喷头喷洒水滴运动方程式,根据各种条件用电子计算机计算出水滴运动轨迹。     

适宜喷洒水滴和我国喷头的基本参数

喷灌是以降雨形式进行灌溉,补充土壤水分以利作物生长的灌水技术,即是通过一定的机械设备将水流分裂成水滴进行灌溉的。喷头即是完成这一过程的专门设备。我国目前使用最广泛的是摇臂式喷头,并且已有Py_1系列喷头,在全国各地生产和使用。Py_1系列喷头吸取了国内外喷头的长处,并进行了理论上和实践上的研究,为我国喷头