一种基于柔性凸轮的喷洒区域任意可调的洒水器设计

摇臂式喷头广泛应用于园林绿地灌溉,但摇臂式喷头存在圆形喷洒域与地块的不规则形状匹配性差的问题。为解决这个问题,在普通摇臂式喷头的基础上增加基于柔性凸轮的压力流量调节装置,设计一款新的喷洒域任意可调的洒水器,既可以实现不规则喷洒域,也可以喷洒特定形状的喷洒域,并以正方形喷洒域为例介绍了洒水器的设计方法,通过试验分析的方法得到了正方形喷洒域洒水器的凸轮轮廓曲线函数。     

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.     

出口可调式变量喷头喷灌均匀性

以喷洒域形状和水量分布均匀性为指标研究变量喷头的喷灌均匀性,分析了影响PY2系列喷头射程和水量分布的关键因素,得知改变单一参数的变量喷头喷灌均匀性较差.为提高变量喷头的灌溉均匀性,设计了出口可调式的变喷洒域喷头,使用流量调节机构改变喷头工作压力,使用出口调节机构改变喷头出口面积,通过出口面积和喷头工作压力的同步调节实现均匀喷洒.测试了出口可调式变量喷头的水力性能,对比了圆形喷嘴变量喷头和出口可调式变量喷头水量分布,出口可调式变量喷头不同射程处喷灌强度相近,喷洒性能优于圆形喷嘴变量喷头.计算了变量喷头的方形喷洒域系数和不同间距下的组合灌溉均匀性,结果显示BPY20变量喷头的方形喷洒域系数为97.8%,最佳组合间距为1.66,组合灌溉均匀性为75.4%;BPY30变量喷头的方形喷洒域系数为91.5%,最佳组合间距为1.69,组合灌溉均匀性为77.2%.     

簧片式异形喷嘴喷头的射程试验研究

针对传统圆形和扇形喷洒域喷头在应用中存在漏喷、超喷与界外喷问题,指出其工作的局限性,并提出解决上述问题的新思路,即加装变喷嘴装置,使其根据来流压力的大小自动调节喷嘴出口面积的大小,进而自动改变射程,能够实现非圆形喷洒域的喷洒。给出一种非圆形喷洒域变量喷头异形喷嘴新结构-簧片式,介绍了其结构特征及工作原理,并测量其射程、流量,试验结果表明簧片式异形喷嘴喷头可以实现非圆形变量喷洒。最后指出其待解决的问题为喷洒的均匀度不高,提出研究变量喷洒喷头的建议。     

一款新型非圆形喷洒域喷头的开发

摇臂式喷头存在喷洒域与地块形状不匹配的缺陷,已有的非圆形喷洒域喷头适应能力有限。需要开发一种既能实现不规则形状喷洒,又能扫面覆盖轮廓内所有面积;既能调节最大射程,还要便于批量生产的喷头。采用改变仰角、叶轮驱动的方式开发了一种能满足上述要求的新型非圆形喷洒域喷头。试验结果显示,单个使用时,该新型非圆形喷洒域喷头在节水性能和喷洒均匀性等方面明显优于摇臂式喷头。     

旋转喷头变压节能供水变域喷洒控制策略与试验

针对目前变域喷洒喷头能耗高,喷洒形状不理想等问题,通过深入分析水泵变压运行和喷头变域喷洒机理,〖JP2〗得到了喷头实现变域喷洒时两种调节方法的运行规律。推导了变频器频率fv与喷头旋转α角度所用时间t之间的关系方程,提出了一种实现喷头变域喷洒的开环控制策略和通过试验设定控制规律的方法。通过水力能耗的计算发现,采用变频调速方法实现变域喷洒比采用动静片方法节约27%的能量。     

非圆形喷洒域变量施水精确灌溉喷头综述

在分析传统圆形和扇形喷洒域喷头存在主要问题和总结国内外非圆形喷洒域变量施水精确灌溉喷头研究进展及实现方法的基础上，指出了国内研究和应用中存在的主要问题，并提出了在今后发展中应尽快开发园林景观用地埋式非圆形喷洒域变量施水喷头的建议。     

精确灌溉喷头变量调节器结构参数设计

为使喷头能根据灌溉面积形状变化的要求实现喷洒域和喷洒量同步可控,提出一种精确灌溉喷头变量喷洒调节器的设计.该变量调节器采用上阻水片和下阻水片式结构,上下阻水片由中央通孔和扇形通孔及扇形阻水片组成.喷头转动时上阻水片和下阻水片发生相对转动,导通时过水面积增大,射程增加,封闭时过水面积减小,射程降低.设计了使喷头能量损失达到最小的扇形通孔中心角及中央通孔等的结构参数.采用水流运动的局部阻力理论设计了变量调节器的上下阻水片中央通孔的直径.结果表明:研究的变量调节器过水通孔的结构和参数可以保证过水断面阻力损失最小,通过射程及水量分布试验,发现其射程周线由圆形变为近似方形,射程最大时基本能达到原喷头射程,水量分布较为均匀,能够满足喷头流量和射程的变化规律按需求控制,实现喷头的变量喷洒精确灌溉.     

精确灌溉喷头变量调节器结构参数设计

为使喷头能根据灌溉面积形状变化的要求实现喷洒域和喷洒量同步可控,提出一种精确灌溉喷头变量喷洒调节器的设计.该变量调节器采用上阻水片和下阻水片式结构,上下阻水片由中央通孔和扇形通孔及扇形阻水片组成.喷头转动时上阻水片和下阻水片发生相对转动,导通时过水面积增大,射程增加,封闭时过水面积减小,射程降低.设计了使喷头能量损失达到最小的扇形通孔中心角及中央通孔等的结构参数.采用水流运动的局部阻力理论设计了变量调节器的上下阻水片中央通孔的直径.结果表明:研究的变量调节器过水通孔的结构和参数可以保证过水断面阻力损失最小,通过射程及水量分布试验,发现其射程周线由圆形变为近似方形,射程最大时基本能达到原喷头射程,水量分布较为均匀,能够满足喷头流量和射程的变化规律按需求控制,实现喷头的变量喷洒精确灌溉.     

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.     

异形喷嘴变量喷头水力性能试验

在分析喷嘴出口前压力与喷嘴面积、射程之间关系的基础上,阐述了异形喷嘴变量喷洒喷头结构形式及工作原理.对变量喷头进行了水力性能试验,并绘制了单喷头水量分布等值线图.试验表明:异形喷嘴变量喷头运行可靠,能够实现正方形和三角形喷洒域,与圆形喷嘴的摇臂变量喷头相比其喷洒性能良好,改善了喷灌均匀性.     

涡轮式旋转喷头实现变域喷洒的仿真试验

针对涡轮式草坪喷头变域喷洒的要求,根据正方形喷洒域的旋转角度－射程以及工作压力－射程边界方程,得出了变域喷洒系统所需提供的时间－工作压力模型。应用变频调速技术,建立了变域喷洒系统供水的控制结构和系统传递函数,采用MATLAB进行了模拟仿真,利用临界比例度法确定PID控制参数,从得到的系统响应特性可以看出：响应时间约30s,超调量很小,调节效果较好,为今后进一步开展变域喷洒喷头的试验验证研究提供了理论基础。     

变量喷洒全射流喷头水力性能试验

以变量喷洒全射流喷头为研究对象,对正方形和三角形喷洒域分别进行了水力性能试验,测量并分析了喷头的射程和喷灌强度等性能参数.结果表明:三角形比正方形喷洒域最大射程有所降低;三角形和正方形喷洒域水量分布相对均匀;变量喷洒喷头与传统全射流喷头相比,雨滴粒径相差较小;三角形与正方形喷洒域喷头平均喷灌强度相差较小,三角形喷洒域喷头的最大喷灌强度相对平均喷灌强度差值较大.变量喷洒全射流喷头比全射流喷头,组合间距增大、重叠率降低,且单位面积所用喷头数量减少.在组合间距系数为1.25,室外风速小于1.2 m/s情况下,正方形组合喷洒具有良好的喷洒均匀性.     

摇臂式喷头非圆形喷洒域实现方法和途径

随着喷灌技术快速发展，非圆形喷洒域问题引起人们重视。本文指出了传统全圆或扇形喷洒域喷头存在的问题，讨论了非圆形喷洒域喷头实现意义，并对国内外非圆形喷洒域喷头实现方法及其优缺点进行了归纳总结；在此基础上，通过分析喷头射程的影响因素，给出了非圆形喷洒域喷头实现的理论途径，为以后摇臂式喷头非圆形喷洒域实现方法的研究提供了依据。     

单片机控制的草坪喷头变域喷洒系统

以变频调速变域喷洒系统和喷洒域边界方程为基础,总结了实现变域喷洒开环控制的统一方法。研制了变域喷洒单片机开环控制系统,并进行了正方形喷洒域室内喷洒试验,结果表明,单片机控制系统的开环控制效果良好,喷头射程最大误差约为5.6%,平均误差约为1.5%;采用分水针改善低压时喷头的径向水量分布,喷洒均匀度达到了0.77,符合喷灌工程技术规范的要求。     

全射流喷头实现非圆形喷洒域的可行性分析

为了解决节水灌溉中重喷、超喷、界外喷等问题,研究喷头的非圆形喷洒域喷洒的途径有很重要的意义。主要介绍了目前实现非圆形喷洒域喷洒的理论及实现方法。通过改变喷头仰角、进口压力和进口过流面积等因素改变射程,并将其应用于全射流喷头以实现非圆形喷洒域的可行性研究中;结合其工作原理与特点,提出了通过改变全射流喷头的信号水强弱、附壁切换形式等方法来实现非圆形喷洒域的途径。     

三段管式非圆形域喷头的结构设计及性能测试

针对市面上喷头普遍存在的漏喷、重叠和界外喷洒等问题,研制了一种三段管式非圆形喷洒域喷头,喷头由三段端面为圆且相邻轴线存在夹角的管体组成,管体之间通过轴承相连,构成3对转动副。第一段管体与安装基座相连,通过电机调节第一段管体控制喷头的旋转速率,通过另一台电机改变管体旋转中心线与喷头轴线的角度差实现喷头仰角大范围角度变化,从而精确控制喷头实现均匀、标准的非圆形域喷洒。在保证喷头低廉成本的同时,端部为圆的椭圆筒型设计方便在喷头入、出水口增添不同类型的调节器,综合其他成熟非圆形域喷灌调节措施,以满足不同环境下的喷灌需要。经试验各方面均优于传统喷头,为非圆形喷洒域喷头的设计应用提供了新的思路和方法。     

灌溉用反作用式喷头简析

反作用式喷头是一种旋转式喷头,它与摇臂式喷头、叶轮式喷头都是农业上常见的喷洒设备。在我国,喷灌系统上多数还是采用摇臂式喷头,这是因为摇臂式喷头的设计,制造都比较成熟,喷头的各项性能又都能满足生产需要。近几年来,随着喷灌的发展,具有我国特色的全射流式喷头,垂直摇臂式喷头等相继通过鉴定并投入生产,丰富了旋转式喷头的品种,给使用部门选择喷洒设备创造了更为有利的条     

全圆旋转摇臂式喷头的非圆形域喷洒

喷头的射程及其变化规律决定喷洒域的大小和形状,而喷嘴前的水流压力和喷嘴直径则是影响喷头射程的主要因素。在分析喷嘴前水流压力与喷头出流量关系、喷头射程与喷头出水流量之间的关系的基础上,提出了在喷头座的下端增加一个流量调节附加装置可实现全圆旋转摇臂式喷头的非圆形域喷洒方案。采用具有“十”字孔结构的流量调节器,十字孔的宽度为πd嘴/4,长度为5πd嘴/8,可实现方形喷洒。     

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°。