弹尾形稳流器对摇臂式喷头内流道水力性能影响

对PY140型摇臂式喷头在不同的弹尾形稳流器与喷嘴直径组合工况下进行了喷头内流道水力性能试验。结果表明:喷头内流道阻力损失与喷嘴直径、稳流器长度及进口工作压力呈正比,并建立了回归模型;喷管段产生的阻力损失与喷头内流道阻力损失之比的平均值为0.666;当进口工作压力一定时,喷嘴工作压力与喷嘴直径、稳流器长度呈反比,喷头流量的最大相对误差为4.7%;锥角为40°的圆锥形喷嘴流量系数算术平均值是0.928。     

稳流器对摇臂式喷头水力损失影响的数值模拟计算

稳流器是喷头内的主要过流部件,喷头内过流部件的压力损失是评价喷头好坏的指标。利用ANSYS/FLOTRAN有限元分析软件,根据喷头内部流体流态,激活标准K-ε湍流模型,对装有不同型式稳流器的PY130型喷头内部三维流场进行数值模拟。经过建模、分网、加载、计算这一流程,对喷头内流场进行微观化分析,得出速度矢量分布图和压力等值分布图,直观地反映了喷管内部流场紊流程度变化和压力变化并可得出喷头水力损失值,为喷头的优化设计提供合理的依据。     

喷头摇臂导流器结构参数的设计

阐述了摇臂式喷头摇臂导流器结构参数的主要影响因素。对14种喷头的摇臂导流器结构参数值做了回归分析，得出了摇臂转动惯量，分别与导流器结构参数R1和喷嘴直径d0之间的相关关系以及导流器结构参数R1、R2、R3、R4之间的比例关系。在此基础上通过理论分析建立了射流速度与摇臂摆动角速度的比值U／ω0以及摇臂转动惯量J的计算公式，作为导流器结构参数设计的依据并尝试建立一套计算摇臂导流器结构参数的方法。     

清洁用自吸气脉冲喷头结构参数的正交试验

为研究吸气对脉冲喷头运行特性的影响,设计了一种用于智能马桶清洁的自吸气脉冲喷头,并搭建了喷头整体性能测试试验台.以提高脉冲喷头射流性能为优化目标,选取进气孔直径、进气孔位置和喷头腔体底面倾角为优化变量,采用正交试验设计优化方案对不同结构参数下的喷头进行测量.试验结果表明：自吸气脉冲喷头结构参数之间存在的交互作用不多,仅进气孔位置和喷头腔体下壁面倾角存在一定交互作用;对喷头射流击打力和射流脉冲主频率影响最大的单因素为进气孔直径;与优化前的不吸气脉冲喷头相比,优化后的自吸气脉冲喷头射流速度提高150.0%,且流速衰减更慢,射流范围更大;击打力提高44.4%,射流脉冲主频率提高33.3%;击打力幅值和清洁率相较于优化前更大,分别提高80.0%和23.3%.     

旋转式射流喷头设计与性能正交试验

提出了一种旋转式射流喷头.选用五因素四水平表,通过正交试验得出影响喷头工作性能的结构参数依次为盖板出口直径、直线段长度、导流段长度、位差、作用区长度、导管长度.分析了各结构参数值对雨量分布、射程和旋转速度的影响,得出10型喷头结构参数最佳组合为:盖板出口直径6.2 mm.直线段长度6 mm.导流段长度31 mm,位差2.6 mm,作用区长度22 mm,导管长度20 mm.利用部分追加法追加盖板出口直径试验点.得出5.2 mm是出口直径的下限,7.2 mm是出口直径的上限,最佳出口直径为6.2 mm.     

新型小管稳流器结构参数设计与试验研究

为了研究新型小管稳流器的水力性能及其结构参数对水力性能的影响,取稳流器流道的7个结构参数作为因素,采用正交试验设计方法,制定了16组方案,在50~250 kPa等6个不同工作压力下进行水力性能测试.结果表明16组试验方案下流道的流态指数为0.475~0.498,其水力性能良好.利用极差分析法,分析得知流道第2组分水板与过水板间距对流态指数的影响最大,第1组分水板与过水板间距对流态指数影响最小.应用多元线性回归分析,建立7个结构参数与流态指数之间的回归模型,方差分析表明其相关性良好;t检验显示,第1组分水板与边壁间距、第1组过水板中部过水孔径和第2组分水板与过水板间距对流态指数影响显著;同时验证试验表明,该回归模型计算值与试验值误差小于5%,能准确可靠地预测流态指数.     

摇臂式喷头摇臂应力分布的试验研究

分析了摇臂式喷头摇臂断裂的主要原因，根据对摇臂动应力变化的实际测量，对如何分析与提高摇臂强度进行了探讨。     

垂直摇臂式喷头导流器的流固耦合分析

以垂直摇臂式喷头的导流器为研究对象,对导流器从水射流中获取的驱动力进行理论分析和试验测量.基于流固耦合原理,初步建立了垂直摇臂式喷头导流器驱动力数值模拟计算模型,并通过试验结果验证数值模拟结果的准确性.将流场计算结果加载到导流器固体域上,对导流器进行了力学分析和模态分析.结果表明:模拟得到的导流器从水射流中获取的驱动力值与试验值的最大偏差为15.98%,但随着压力的升高,偏差值逐渐降低;通过力学分析得到导流器在受水射流冲击时的变形主要分布在弯曲叶片部分;通过有限元模态分析,得到导流器前6阶模态的固有频率和振形,当导流器的工作频率小于122.6 Hz时,其振动以一阶振形为主.为了提高导流器的工作稳定性与可靠性,可以通过改进局部结构或提高材料的力学性能实现.     

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.     

ANSYS/FLOTRAN在摇臂式喷头压力损失分析中的应用

利用ANSYS建立了装有稳流器的中压摇臂式喷头的CFD（Computational Fluid Dynamics）数值模型,对不同的工作压力进行了模拟计算,得到喷头流道压力等值线图和压力损失值,并利用台架实验进行了验证。结果表明,摇臂式喷头流道压力损失模拟计算值与台架实验值之间的平均偏差均小于2．5％,从而确定可用仿真模拟计算代替台架实验,研究喷头流道水力性能,减少了实验次数,为摇臂式喷头流道结构的优化研究提供了有效的手段。     

全圆旋转射流喷头设计与水力性能试验

为了提高农业节水灌溉效率,提出了一种全圆旋转射流喷头。确定了喷头的CFD数值模拟方法,选取深宽比、位差比、劈距比、侧壁倾角作为试验因素,以射流附壁切换频率和流量振幅为指标,通过正交试验得到了喷头内流道的优化结构。通过高速摄影技术对喷头的射流附壁切换频率进行测定,同时监测喷头的进口流量,结果表明,模拟所得的流量压力关系与试验结果基本一致,相对误差范围为2. 1%～4. 0%,射流附壁切换频率随进口压力的变化趋势基本相同,相对误差范围为7. 7%～22. 2%。当进口压力为0. 15、0. 20、0. 25 MPa时,分别研究了PY210A型摇臂式喷头和射流喷头的水力性能,其中射流喷头的流量较小(1. 19～1. 53 m3/h)、射程较远(13. 0～15. 7 m)、平均喷灌强度较小(2. 85～3. 63 mm/h),转动周期较短(81～105 s),摇臂式喷头的喷洒水量呈马鞍形分布,射程近处和远处的喷洒水量相对较大,射流喷头的喷洒水量呈三角形分布,喷洒水量随射程增加而减小。     

ZY-2摇臂式喷头组合喷灌技术参数田间试验研究

采用承雨筒测量法,对目前市场上常用的ZY-2摇臂式喷头采用18 m×18 m布置方式在不同气象条件下的组合喷灌主要技术参数开展田间试验研究.结果表明,组合喷灌均匀系数、喷洒水利用系数均在0.8以上,蒸发漂移损失的测试值为0.8%～14.28%.主要集中在4%～10%.构建了组合喷灌主要技术参数与主要气象因素、工作压力的...     

喷灌动能对土壤入渗和地表径流影响的研究进展

总结了几种研究喷灌动能对土壤性能影响的方法 :单位面积动能对土壤入渗的影响 ;单位面积动能强度对土壤入渗的影响和不同的水滴撞击地面的角度对土壤入渗的影响。减小水滴打击地面动能的措施主要有 :在满足土壤结构不被破坏的前提下 ,尽量选择较小的喷头和喷嘴 ;减少喷灌强度和增加地表的覆盖度。同时与修整畦田、破除土壤表面的硬壳、以及喷施一定计量的化学物质 (如土壤改良剂 )等农艺措施相结合 ,可以更好的改善土壤结构 ,增加土壤的入渗水量     

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。     

圆形出口全射流喷头盖板结构优化与喷洒均匀性试验

为了探索全射流喷头均匀系数(CU)与分布系数(DU)之间的关系,选择圆形出口盖板的全射流喷头作为研究对象,设计了5个盖板出口直径,得出直径小于5.0 mm或大于7.0 mm时喷头不能工作。在工作压力为200、250和300 kPa下测量出喷头盖板直径为5.5、6.0和6.5 mm时的径向水量分布。布置方式选取为正方形,组合间距选取为7～15 m,采用三次样条插值法对组合CU和DU进行了仿真计算。结果表明:圆形出口盖板随着工作压力的增大,距喷头近处的水量增加,盖板出口的最优直径为6.0 mm。工作压力对组合CU和DU的影响并不明显;CU随组合间距的增加变化趋势是先相对平稳后急剧下降;DU随组合间距的增加经历了下降、增加和再下降的3个过程。通过对上述结果进行回归分析,初步提出了全射流喷头CU与DU之间的近似计算公式,为其在工程应用中提供理论基础。     

固定式太阳能喷灌系统喷洒水滴动能分布的研究

[目的]提高太阳能喷灌系统水力性能的稳定性和能量转换效率.[方法]采用激光雨滴谱仪测量技术,对225.7～1 145 W/m2之间不同光照强度下的固定式太阳能喷灌系统水力特性参数进行试验研究,分析了单个水滴动能、单位体积水滴动能及动能强度等参数的分布规律,并提出了系统能量转换效率的测量及计算方法.[结果]光照强度对单个...     

PY_1 30型摇臂式喷头摇臂运动规律试验研究

采用先进的高速摄影技术,对PY130摇臂式喷头的导流器受水射流冲击进行了试验研究,得到了摇臂运动规律,并与摇臂解析公式进行了对比分析。结果表明正转撞击周期随着进口工作压力增大而增大,反转撞击周期和正、反转过程的非自由运动时间随着进口工作压力的增大而减少。正转过程的自由运动时间要远大于非自由运动时间,反转过程的非自由运动时间约占撞击周期的25%。在正转过程的自由运动阶段,摇臂角位移变化呈正弦曲线;在正、反转运动过程的非自由运动阶段,角速度变化无明显规律。角位移和角速度的试验值与计算值在数量级上是一致的,试验值高于计算值。     

折射式喷头喷灌强度及能量空间变化规律研究

采用自计雨量筒、视频雨滴谱仪(2DVD)测得不同工作压力下Nelson D3000型蓝色喷盘、喷嘴直径4.76 mm喷头的喷洒水量、喷灌水滴落地速度及粒径等指标,研究了不同压力下该喷头的水量、能量分布及其扩散规律,建立了不同工况下水量峰值、能量峰值与工作压力及喷灌高度的回归关系式。结果表明:增大喷头工作压力、升高喷头安装高度均有利于水量及能量的扩散;喷头的安装高度过低会导致较高的水量峰值和能量峰值,易产生地表径流,0.5 m高度水量峰值变化范围为166.4~196.4 mm/h,能量峰值变化范围为0.607~0.821 W/m2。喷头水量峰值和能量峰值的计算式可为确定喷灌系统工作压力和喷头安装高度提供参考依据,避免因水量峰值和能量峰值过大而产生地表径流。     

半固定管道式喷灌系统移管机的运动学与动力学分析

为了更加深入研究半固定管道式喷灌系统移管机，对其运动的确定性进行了论证，并对其运动性质和动力特性进行了分析计算。通过分析移管机的运动情况，得出了加速、匀速、减速过程中的运动方程；通过受力分析，得出了加速、匀速、减速过程中作用于行走轮的外加牵引力。