圆形喷灌机喷头配置技术与软件研究

以圆形喷灌机均匀喷灌水深为目标,建立了主输水管喷头间距不相等条件下喷头配置数学模型,提出了全部使用、不使用及部分使用压力调节器3种工况下的喷头配置技术方案,构建了基于SQL Server的圆形喷灌机低压喷头、压力调节器、机组桁架等零部件结构及性能参数数据库,并开发了可实现圆形喷灌机喷头配置和机组水力性能预测的专业软件.DYP-249型圆形喷灌机应用该软件实现了D3000喷头配置,配置的入机总流量与理论值的相对误差小于1.1％;根据配置结果进行了田间试验,结果表明沿主输水管方向的喷灌强度试验值和模拟值的变化趋势一致,因田间试验受到风速、风向、蒸发飘移和编程算法等影响,测得的喷灌均匀系数值(75.26％)低于软件模拟值(85.59％).工程实例表明软件能够准确、快捷地完成圆形喷灌机的喷头配置,并能较好地预测机组田间水力性能.     

圆形喷灌机低压阻尼喷头水力性能试验

随着圆形喷灌机在我国的快速发展,其配套喷头也经历了从中压向低压方向发展的过程。对不同工作压力和不同喷嘴直径的阻尼旋转低压喷头进行水量分布的影响试验,为圆形喷灌机的后续推广应用提供参考。      

平移式喷灌机同步行走控制雨量分布仿真

通过单喷头雨量分布室内试验,获取雨量分布信息及出水轨迹信息.利用三维建模、粒子系统等虚拟现实技术,结合实际的雨量分布数据及出水轨迹,模拟出喷头喷洒水雾的三维动态模型.研究喷灌机各跨同步行走时前进方向喷灌雨量分布均匀性,实现前进速度的最优化.分析喷头配置间距和喷头高度对横向灌溉均匀度的影响,优化平移式喷灌机喷头配置.在进行单喷头雨量分布室内试验的基础上,建立了雨量分布仿真模型.仿真结果和现场试验表明：改变驱动电机的频率可以实现纵向的变量灌溉,横向的灌溉均匀度取决于喷头的型号和压力,田间与仿真试验得到的水分分布数据最大相对误差为3.39%,证明仿真模型的可信度.为平移式喷灌机同步行走控制条件下变量控制对灌溉效果的影响和优化研究提供了手段.     

卷盘式喷灌机研究进展与发展趋势分析

为促进我国卷盘式喷灌机快速发展,提高对卷盘式喷灌机关键技术的整体认识和比较国内外差距,本文概述了国内外的发展历程和卷盘式喷灌机的主要类型和机型,从内外特性指标两方面,阐述了影响卷盘式喷灌机的关键因素及研究现状,总结出喷头车行走速度的均匀性、行走速度与喷头旋转扇形角及速度的匹配关系、喷头车运行稳定性、喷头进口压力的稳定性、喷头的姿态和地形等是影响喷灌均匀性指标的关键因素,各组成部分的能量转换效率和优化匹配是影响整机能耗的关键因素。分析了卷盘式喷灌机驱动动力、传动系统、速度控制、关键环节能量转换和喷头车稳定性等关键技术的研究进展和存在的问题。提出了我国卷盘式喷灌机需要重点研究的应用基础和关键技术问题,展望了卷盘式喷灌机多功能和智能化的发展趋势。     

北京市不同类型喷灌设备应用效果试验

选取北京市常用的半固定式喷灌设备和圆形喷灌机,在房山区窦店镇、密云区河南寨镇开展实地喷灌效果试验,从灌溉设备质量、灌溉强度、灌溉均匀度和灌溉前后的土壤水分变化等方面,对半固定式喷灌设备和圆形喷灌机应用效果进行分析。结果表明,半固定式喷灌设备喷灌均匀度为86.8%,圆形喷灌机喷灌均匀度为92.3%,与传统管灌相比,在冬小麦灌溉中应用半固定式喷灌设备和圆形喷灌机可分别节水1 514.55、1 771.2 m3/hm2,节水率分别达到31.71%和34.88%。在产量方面,应用半固定式喷灌设备和圆形喷灌机可分别提高小麦产量0.45%和2.99%。结合设备应用成本和节水效果,建立了喷灌设备应用规模数学模型,结果显示,当连片灌溉面积超过22.08 hm2时,使用圆形喷灌机综合效益更高。试验结果为北京市进一步推广大田节水喷灌技术提供了理论依据和设备支撑。      

分水针对喷头喷灌质量影响的试验研究

以S800草坪喷头为研究对象,选择分水针直径、分水针插入主射流深度和喷头工作压力为试验因素,通过正交试验系统研究了分水针对喷头低压工况下水力性能的影响。获得以下试验结果:随着分水针插入主射流的深度增加,在喷头射程降低的同时能显著提高喷头低压工况下的灌溉均匀度,分水针直径的变化对喷头射程和灌溉均匀性影响较小;喷头射程损失系数主要与分水针插入主射流的深度有关,与喷头工作压力及分水针直径无显著性关系。综合分析可得,若使用分水针改善喷头低压工况下的喷灌均匀性,只能通过加速射流破碎,以降低喷头射程为前提实现。     

低压可调幅式喷灌机研制

通过分析国内喷灌发展中存在的问题,介绍了一种新型低压可调幅式喷灌机。该机型采用可升降的伸缩式桁架,实现喷幅可按地块的大小任意调节,喷灌机桁架高度可按作物高度进行升降,最大限度地减少了喷灌的漂移损失,节约了灌溉用水;配套的低压喷头,降低了系统工作压力,降低喷灌能耗。低压可调幅式喷灌机既可作为新开发地区的喷灌机型,也可与低压管道输水或渠道灌溉相结合,变低压管道输水或渠道灌溉为喷灌,提高了喷灌水源的灵活性。     

日光温室专用移动喷灌机的研制

针对新疆日光温室缺乏先进灌溉技术及灌溉设备的现状,设计并研发日光温室专用移动喷灌机。本论文对喷灌机的运行轨道、运动台车、台车与工作部分连接、台车的牵引装置、施肥装置、管道连接、喷头等做了详细的说明并计算喷灌机的主要参数。设计了具有新疆特色、运行简单、使用方便、喷洒均匀度高的日光温室专用移动喷灌机。     

小型移动卷管式喷灌机的研制

研制了一种与4.4￣5.9kW手扶拖拉机配套的小型移动卷管式喷灌机,确定了盘卷结构、动力系统、喷头车和匹配水泵等结构参数。具有结构紧凑、性能可靠、轻巧灵便等特点,适用于我国山区及零散地块和个体农户移动灌溉使用。     

我国节水灌溉设备综述（上）

随着节水灌溉技术在我国的推广应用，我国的节水灌溉设备也得到了相应的发展。本方就我国的喷灌和微灌设备的现状、存在问题和今后发展方向谈谈个人的粗浅看法。1我国喷灌设备发展的现状1．1喷灌机（组）我国的喷灌机从研制的情况来看，大、中、小、轻型喷机都研制过。大型喷灌机我国先后研制的型式有双悬壁式、拖拉机单喷头悬挂式、中心支轴式、平移式、滚移式和绞盘卷管式等。据农垦系统1990年统计，已有大型喷灌机llto台，喷灌面积11万hm2。目前定型批量生产和使用较多的是电动中心支轴式和滚移式喷灌机。中型喷灌机我国曾研制过单喷头悬…     

基于异形喷嘴结构的低压喷头水力性能

对2种流量相等的出口截面形状为正方形和正三角形的异形喷嘴与圆形喷嘴进行了对比研究,研究其压力、喷嘴锥角、出口截面形状对流量、射程、喷灌强度和喷灌均匀性等水力性能的影响.结合试验和Matlab软件,分析低压下异形喷嘴在矩形布置下的组合均匀性,确定了组合喷灌均匀性最好的喷嘴型号及其最佳组合间距.研究表明:锥角一定时,喷嘴的流量和射程均随着压力增大而增大;压力一定时,喷嘴的流量和射程随着锥角变大而减小.低压条件下,异形喷嘴的喷灌均匀性较圆形喷嘴有极大改善,低压组合喷灌均匀性最佳的喷嘴为锥角45°的正三角形喷嘴,最佳组合间距为一个有效喷洒半径.异形喷嘴的组合均匀性系数比圆形喷嘴的高,说明在组合喷灌时选用异形喷嘴更能体现喷灌均匀性优势.     

单跨圆形喷灌机反冲式水马达动力与水力特性研究

在下注水反冲式水马达装置满足整机喷洒均匀性和塔架车田间通过能力的前提下,对其动力性能和水力性能进行了研究。建立了单跨水动圆形喷灌机反冲式水马达驱动力矩、转速和工作流量的计算模型,分析了影响水马达驱动扭矩和转速的因素。研究结果表明:通过改变水马达工作压力调控转速实现所需灌水深度的方法比增大喷嘴直径来增加水马达工作流量和加长旋转臂长度更有效、操作性更强;水马达结构及水力设计必须与整机通过性能和喷洒均匀性优化组合,才能满足整机通过性能要求,并使整机喷洒均匀系数符合农业灌溉要求。     

Sprinkler performance as affected by nozzle inner contraction angle

The discharge-pressure relationship for the orifice nozzle is essential for developing new sprinkler prototypes and designing sprinkler irrigation systems. In this work, the sprinkler nozzle inner contraction angle was varied from 20° to 90° to establish the relationship between discharge and pressure. The sprinkler nozzle discharge increases exponentially with increasing pressure. The discharge exponent is essentially independent of the nozzle contraction angle and can be taken as 0.5, while the discharge coefficient decreases significantly with increasing contraction angle. Sprinkler rotation speeds measured for different contraction angle nozzles decreased as the angle increased. Water distributions were tested indoors for various contraction angles. Sprinkler nozzles with contraction angles ranging from 20° to 60° produced approximately equal pattern radii and similar water application profiles, but the pattern radius was significantly reduced for contraction angles above 60°. The optimum inner contraction angle is about 30°. Received: 11 July 1997     

Effect of nozzle type on runoff and yield of corn and sorghum under center pivot sprinkler systems

Summary Corn (Zea mays L.) and grain sorghum (Sorghum bicolor L.) production were compared under impact and spray nozzled center pivot sprinkler systems. The crops were grown under two pairs of sprinkler systems located approximately 110 km apart. One system of each pair was equipped with high pressure (379 or 414 kPa) impact sprinkler heads and the other system was equipped with low pressure (172 or 207 kPa) spray nozzles. Half of each circle was planted to corn and half was planted to sorghum. Additionally, four tillage treatments were included in the experimental design (conventional tillage, conventional tillage + deep ripping, conventional tillage + diking, and minimum tillage). The evaporative losses from the high pressure system with impact sprinkler heads were not significantly different from the low pressure system with spray nozzles. The minimum tillage and deep ripped treatments reduced runoff while diking eliminated it. The two nozzle types did not produce significantly different grain sorghum yields; however, corn yielded significantly more under the high pressure system with impact sprinkler heads than under the low pressure system with spray nozzles. The different tillage treatments did not influence yields of either crop significantly.Contribution of the Texas Agricultural Experiment Station. Paper No. 19198     

异形喷嘴对变量喷头水力性能的影响

研究了异形喷嘴对变量喷头水量分布的影响.依据面积相同原则设计多种形状的异形喷嘴,测量了异形喷嘴的流量系数、射程和末端水滴直径,得出星形喷嘴射程降低较少,不同压力时水量分布规律相近,可改善低压力下均匀度.对比了星形喷嘴变量喷头和圆形喷嘴变量喷头的水力性能,星形喷嘴变量喷头远射程处平均喷灌强度为近射程处的85％,圆形喷嘴变量喷头远射程处平均喷灌强度为近射程处的79％,星形喷嘴变量喷头水量分布优于圆形喷嘴变量喷头.分析比较了变量喷头水量分布等值线图,结果表明,星形喷嘴变量喷头的水量分布均匀度好于圆形喷嘴变量喷头,方形喷洒域的均匀度好于三角形喷洒域.     

Controlling runoff under low pressure center pivot irrigation systems

A research study was conducted in commercial potato production fields irrigated by low pressure center pivot irrigation systems for three growing seasons in southern Idaho, USA. Plots were established to give several replications of both conventional and reservoir tillage under the outermost spans, where the highest application rates occur. The soil was silt loam, and the topography varied from nearly level to 5% slopes. The sprinkler devices included spray nozzles on drops (spraydrops), spray nozzles on booms (spraybooms) and rotator spray nozzles on drops (rotator spraydrops) with an operating pressure of 138 kPa.The purpose of this study was to investigate and assess the role of reservoir tillage on controlling runoff, uniformity of soil water content throughout the field, and crop yield, as compared with conventional tillage. Reservoir tillage effectively reduced runoff losses to less than 1% of the applied water, when the dike were intact and remained stable. Over the three years of this study reservoir tillage increased the average soil water content by 18%. In addition, a statistical analysis showed that reservoir tillage significantly increased the percent available water in the top 65 cm of the root zone (P=0.01). The use of reservoir tillage elevated average yield by 21%, and average percent number one tubers was increased from 64% for conventional plots to 68% for reservoirtilled plots. While reservoir tillage increased the yield significantly (P=0.01), the sprinkler type did not have a significant influence on yield.     

摇臂式喷头方形喷嘴水力性能的研究

近年来,国外开始试用异形喷嘴代替园形喷嘴以降低喷灌系统的工作压力,但关于其性能的系统研究还极少。本文对异形喷嘴的一种——方形喷嘴的流道结构型式、雨滴分布、雨滴密度、水量分布等进行了试验研究和理论分析;利用单喷头水量分布资料进行了组合均匀度的模拟叠加计算,和最优喷头组合间距和单位面积投资计算,并对方形喷嘴的节能效果进行了分析。     

变量喷洒喷头组合喷灌试验

变量喷头可以根据喷洒地块形状和喷洒量的要求实现射程和流量的同步可控,对精确灌溉具有重要意义.试验研究了基于扇形通孔动静片调节器的变量喷头在系统不同压力工况下组合喷灌时的水量分布及喷灌均匀度等水力性能,并与传统圆形喷洒域喷头进行了对比,研究了变量调节器对喷头性能的影响及其对工作压力的敏感性.工作压力和调节器的双因素重复全面试验结果表明,变量精确灌溉喷头较传统圆形喷洒域喷头单喷头控制面积降低了15.4％,喷灌均匀度提高了9.5％,喷灌强度降低了15.7％,射程损失了5.9％,喷洒域系数可达64.0％.组合均匀度方差分析结果表明,调节器和工作压力以及两者之间的交互作用对组合均匀度都有极显著影响,变量调节器的设计需要满足喷头在不同工作压力工况条件下的性能要求.     

影响负压反馈射流喷头水力性能的重要参数正交试验

为了探究影响负压反馈射流喷头水力性能的重要参数对水力性能的影响程度,并选出综合水力性能最优下的重要参数组合,首先设计了4因素3水平正交试验,并根据试验要求分别加工出3种长度(4.2,5.6,7.0 cm)的喷管、3种直径(3,4,5 mm)的喷嘴,以及射流进口宽×深为4 mm×8 mm、位差1.80 mm、侧壁夹角20°、劈距28.0 mm、3种喷射仰角(20°,30°,40°)的射流机构,用于水力性能测试.采用综合评分法和极差分析法对正交试验结果进行处理,并引入了射程和喷灌均匀系数对试验结果进行评价.结果表明:影响喷头综合水力性能的重要参数,影响程度由大到小依次为喷射仰角、主副喷嘴直径、工作压力、主副喷管长度.得到了在此射流机构下的最优重要参数组合为工作压力0.35 MPa、主×副喷嘴直径5 mm×4 mm、喷射仰角30°、主×副喷管长度4.2 cm×4.2 cm.试验结果可为该型国产喷头的产品化和未来工程应用提供理论数据支撑.     

安装高度和工作压力对育苗喷头水力性能影响的试验研究

[目的]探究安装高度及工作压力对育苗喷头水力性能的影响,得到育苗喷头适宜工作条件,优化育苗喷头喷洒水力性能.[方法]选取育苗喷头的安装高度为0.5、0.6、0.7 m,分别测试其在200、250、300、350 kPa工作压力下单喷头的水量分布.基于水量平衡原理,建立移动喷洒水量分布计算模型,将单喷头定喷水量分布转换为...