低压均匀喷洒摇臂式喷头主副喷嘴设计及试验

为了解决现有喷灌系统能耗较高的问题,选取10型号摇臂式喷头为研究对象,设计7组方案的喷头主副喷嘴结构,使其实现低压均匀喷洒。分别对7组方案进行水力性能试验及分析,结果表明:7组方案对它们射程的影响并不明显。方案7在主喷嘴上增加凹槽,径向水量分布较为平缓,性能优越。分别对7组方案在组合间距为1 R、1.1 R、1.2 R、1.3 R和1.4 R下进行仿真计算,得到方案7组合均匀性最好,均匀性系数值均高于0.8,且在1.4 R时均匀性系数最大,值为0.83。与其他方案相比,方案7可以增大喷头的组合间距。研究结果降低了摇臂式喷头的工作压力,低压下提高了喷洒均匀性,实现降低系统能耗的效果。     

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。      

R2000WF喷头与摇臂式喷头水力性能的比较研究

介绍Nelson公司R2000WF喷头的结构组成和工作原理,对R2000WF喷头和相近摇臂式喷头的水力性能进行了比较试验和分析.研究表明:在相同额定工作压力下,R2000WF喷头与摇臂式喷头相比,其流量平均要小13.2%,射程平均增大4.5%,末端水滴直径小,水量分布更均匀.由于其独特的阻尼部件,R2000WF喷头转速...     

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.     

仰角可调摇臂式喷头水力性能试验

在不改变喷头原有结构的基础上,设计了一种由上支撑杆、下支撑杆、限位杆、柔性波纹管组件、内螺纹空心轴、定位螺钉、调节螺钉等组成的喷头仰角调节机构,实现喷头仰角在13°、18°、23°、30°4个角度的调节,并对安装了该机构的喷头进行了水力性能试验。结果表明,喷头仰角为23°时,不同工作压力下喷头的射程均最大;在23°与30°时组合均匀度系数相对较大,最利于组合喷灌。不同工作压力下,平均喷灌强度随着喷头仰角的减小而增大。喷头仰角由23°减小到13°时,喷头喷洒水滴的飘移损失减小,平均喷灌强度增加,因此喷头仰角减小可以增强其抗风、抗坡能力。仰角越小,喷头射程末端降水量变化越剧烈,导致喷头喷洒降水量分布不均,所以仰角调节不宜过小。安装了仰角调节机构的喷头在各象限的转动误差均小于±10%,其转动均匀性符合要求。     

PY140型摇臂式喷头摇臂碰撞过程数值模拟

基于显式动力分析软件ANSYS/LS〖CD*2〗DYNA,建立了摇臂式喷头摇臂绕轴旋转、碰撞喷体的有限元分析模型,在3种摇臂转动角速度和喷体安装弹性橡胶垫与否的组合工况下,对摇臂与喷体的碰撞过程及动应力分布进行了计算模拟。结果表明,PY140型摇臂式喷头在转动角速度400(°)/s时,计算的碰撞动应力峰值为423MPa,与试验值的误差小于05%,预测的发生位置距离摇臂转轴中心15cm,与试验结果相同。摇臂各断面的动应力极值和碰撞接触应力均随转动角速度的增加而增大,喷体打击块安装橡胶垫后,3种转动角速度下动应力峰值平均降低了104%,但接触时间平均增加了766%。     

30PY摇臂式喷头掺气与掺液的抽吸性能试验

为了实现摇臂式喷头在较低的工作压力下工作,在原有结构基础上设置掺气管结构,形成水气两相射流开展喷灌作业.掺气管的吸气功能也可用于抽吸叶面肥液、药液,从而实现摇臂式喷头的多功能用途.为了掌握该结构的抽吸能力,选择掺气管的内径d,伸缩长度L以及摇臂式喷头喷嘴的收缩角度θ为影响因素,试验研究30PY摇臂式喷头掺气管堵住时形成的真空度以及抽吸水时的质量流量.结果表明:在相同喷头工作水压力下,喷头的喷嘴收缩角θ在30°~65°的试验范围内增大时,喷头的工作水流量减小,从而影响掺气或掺液时的混合比例;掺气管缩距离L相对喷嘴出口端面为0,当L从-4~6 mm移动时,掺气管的抽吸能力从0逐渐增大到最大,L取值2 mm为推荐值;掺气管内径d越大,摇臂式喷头的工作水压力越高,则掺气管抽吸流体的流量越大.     

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。     

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.     

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.     

动态水压下非旋转式折射喷头水力特性

为解决非旋转式折射喷头水量分布集中,打击动能较大的问题,构建了动态水压喷灌测试平台。选择Nelson D3000型喷头为研究对象,施加以三角函数型动态变化的水压,对喷头的径向水量分布与能量分布进行测试,并与恒压条件下的水量和能量分布进行对比。结果表明:构建的动态水压测试平台能够满足对动态供水压力的要求,施加了动态水压的Nelson D3000型喷头径向湿润范围由恒压时的0.85~1.36 m增加到2.55~4.42 m,喷灌强度最大值降低67.6%~78.4%,能量通量密度最大值降低52.9%~71.6%,说明采用动态水压供水可以有效地改善Nelson D3000型喷头的径向水量分布和能量分布。     

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。     

环状喷灌系统水力解析的数值方法

分析了环状喷灌系统中存在的节点流量连续性方程、管段压降方程和节点流量压力方程等水力学关系式,建立了环状喷灌系统水力解析的方程组,并提出了方程组切实可行的数值求解方法,编制了相应的计算机程序。通过算例,验证了该算法的正确性。根据对计算结果的分析,评价了算例系统的优缺点,并提出了合理的改进建议。     

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。     

PY_1 40型摇臂式喷头摇臂碰撞过程数值模拟

基于显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立了摇臂式喷头摇臂绕轴旋转、碰撞喷体的有限元分析模型,在3种摇臂转动角速度和喷体安装弹性橡胶垫与否的组合工况下,对摇臂与喷体的碰撞过程及动应力分布进行了计算模拟.结果表明,PY_140型摇臂式喷头在转动角速度400(°)/s时,计算的碰撞动应力峰值为42.3 MPa,与试验值的误差小于0.5%,预测的发生位置距离摇臂转轴中心15 cm,与试验结果相同.摇臂各断面的动应力极值和碰撞接触应力均随转动角速度的增加而增大,喷体打击块安装橡胶垫后,3种转动角速度下动应力峰值平均降低了10.4%,但接触时间平均增加了76.6%.     

旋转折射式喷头水量分布与喷灌均匀性试验

为了研究喷头工作压力、喷嘴直径和安装间距对喷灌喷洒水深和喷灌均匀度的影响规律,选用喷嘴直径为2.98、3.37、3.77 mm的R3000型旋转式喷盘的折射式喷头进行了研究。测量了3种喷头在0.1、0.2、0.3 MPa工作压力下的径向水量分布,喷灌强度随着喷头工作压力或喷嘴直径的增加而增大。叠加计算了安装间距为2、3、4、5、6 m几种情况下的组合均匀性系数,并通过组合试验与计算结果进行对比,得出组合均匀性系数试验值与模拟计算值的误差在0.5%~11.0%之间,影响因素的主次顺序为喷头安装间距、工作压力、喷嘴直径。结果表明:喷嘴流量系数平均值在0.9以上,说明喷头的性能良好。3种喷嘴的最佳喷灌均匀性系数分别为75.9%、78.2%和85.1%。提出了自制R3000型旋转折射式喷头最佳组合间距为4 m的计算均匀性系数经验公式,为其在工程中的应用提供了理论数据。