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%.     

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。     

R2000WF喷头与摇臂式喷头组合喷灌均匀性的田间试验对比

为了比较Nelson公司生产的R2000WF喷头和相近摇臂式喷头的组合喷灌性能,分别对两种喷头采用正方形布置12m×12m和矩形布置12m×16m条件下的组合喷灌均匀性开展了田间试验研究。结果表明:在工作压力0.20～0.30MPa时,R2000WF喷头和摇臂式喷头的喷灌均匀系数Cu分别为0.78～0.85、0.68～0.83;由单喷头水力性能曲线组合模拟求得的Cu值也表明,在相同工作压力、组合形式及间距条件下,与摇臂式喷头相比,R2000WF喷头具有更高的喷灌均匀性,更适合于低压条件下工作。     

低压雾化喷头水力性能试验研究

为了研究喷头在低压雾化的现象和机理,搭建了测量低压雾化喷头水力性能的试验台。使用高速摄影设备和MATLAB软件进行雾化图像采集和分析,研究了孔径为0.3、0.5、0.8和1.0 mm的低压精细雾化喷头在0.15 MPa压力以下的流量、雾化角和雾化粒径雾化特性。结果表明,喷头流量与雾化压力成正相关;雾化角随着压力增大而增大,并且稳定在60°到80°之间;在0.08 MPa压力下喷头轴向方向会出现束状射流之后分散的现象;雾化粒径与雾化压力成负相关,并且较小孔径的喷嘴在较小压力下雾化粒径较大。研究为低压条件下雾化加湿应用提供了理论指导。     

提高喷灌均匀性的喷头结构改进措施

详细总结了提高喷灌均匀性的改进措施,主要有四类:第一,采用副喷嘴;第二,应用异形喷嘴;第三,采用多股流道结构;第四,增加粉碎机构或者压力流量调节机构等辅助装置.其中异形喷嘴和增加粉碎机构能改善喷头低压条件下的水量分布,具有降低喷头工作压力,节省系统能耗的优点.目前这些改进措施都未形成系统的设计方法,应加强主副喷嘴尺寸配比、异形喷嘴的设计方法、散水机构入水深度等方面的基础理论研究.     

基于开环控制的变量喷头组合喷灌试验

构建了基于开环控制策略的方形域喷灌系统,以喷头转速一致为评价指标,采用逐级计算方法对管路进行水力计算,以优化方形域喷头组合喷灌配置模式。试验研究了单喷头的水力性能,依据单喷头水量分布对喷头组合喷灌均匀性进行了仿真。通过与2喷头组合喷灌试验对比获得以下结论:在实验室条件下对方形域喷头进行仿真计算获得的均匀度数据与组合试验结果基本一致,因此可通过仿真试验研究变量喷头组合喷灌均匀性;基于S800喷头的方形域组合喷灌,其平均喷灌强度为2.8mm/h,组合喷灌均匀度达77%,达到《喷灌工程技术规范》规定的定喷系统均匀系数不低于75%的要求。     

微喷灌正方形布置时喷头组合间距的确定

本文根据微喷灌系统全湿润喷洒灌溉的试验数据和生产考核,分析了微喷灌为正方形布置时,在相应的组合间距下,达到的均匀度指标。SWP-J,SWP-2折射式微喷头正方形布置时,建议其组合间距a×b采用0.7～0.8R,DLXD1.5离心式微喷头组合间距a×b=0.8～0.9R(风速在0～3.8m/s范围),此时喷洒均匀系数不低于0.85。     

多喷头组合的喷灌均匀度

喷灌均匀度是表示在喷灌面积上水量分布的均匀程度,是衡量喷灌质量优劣、评价喷头水力性能的一个重要指标,是喷灌系统规划设计中确定技术参数的重要依据。它与喷头结构、喷头水量、工作压力、布置形式、风向、风速等因素有关。     

摇臂喷头低压掺气情况下田间组合喷灌试验研究

为了对比掺气喷头与摇臂喷头对灌水均匀性改善的效果,采用田间组合喷灌试验的方法对比了两类喷头在较低工作压力时的性能.采用平均喷灌强度和喷灌均匀系数为主要评价指标,其中对于喷灌均匀系数主要讨论了工作压力和组合间距的影响.试验结果表明:掺气喷头和摇臂喷头的平均喷灌强度理论值与试验值差异在5%左右,说明低压、微风环境下试验的蒸发漂移损失小.在组合喷灌间距均为1.0R时,掺气方法提高喷灌均匀系数,使均匀系数达到并超过标准中规定的75%的要求.在1.0R,1.1R,1.2R这3种组合间距情况下,掺气喷头的喷灌均匀系数均高于同型号摇臂喷头2.2%~5.8%.     

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.     

SD-03型地埋式喷头水力性能试验研究

为了研究不同压力下喷头水力性能,明确工作压力对其他参数的影响,文中对一种喷嘴出口直径为5 mm型号为SD-03的地埋式喷头进行了研究.测量出喷头在200,250,300和350 kPa工作压力下的流量、转速及径向水量分布,并计算出不同压力下的射程.结果表明:流量、射程、转速以及喷灌强度都随着喷头工作压力的增大而增大.此外,在射程计算的经验公式基础上进行了修正,得到了不同压力下,射程公式的修正系数为0.5~0.6;转速随着压力增大而增大,得到了喷头压力和喷头转速的关系多项式;分析喷灌强度的分布曲线,相比于200 kPa下的最高喷灌强度,当压力增大时最高喷灌强度同比增长15.93%~18.67%,为地埋式喷头的后续研究提供了科学的理论依据以及在工程应用中提供了理论基础.     

轻小型喷灌机组相邻喷头工作压力差对喷灌均匀性的影响

轻小型喷灌机组实际应用时由于地势变化、水力损失等因素影响相邻喷头间会存在一定的工作压力差,影响组合喷灌均匀性。故选取灌水均匀系数Cu和分布均匀系数Du作为评价指标,研究喷头工作压力与相邻喷头工作压力差对喷灌均匀性的影响规律。以摇臂式喷头10PY为例,通过试验分析当喷头工作压力取3个水平(0.22、0.25、0.28 MPa)、相邻喷头喷灌工作压力差取5个水平(0、0.01、0.02、0.03、0.04 MPa)时的喷灌均匀性及水量分布。结果表明,相邻喷头间工作压力差对喷灌均匀系数和分布均匀系数的影响会因喷头工作压力等级而异,低压条件这种影响对相邻喷头间工作压力差越敏感; 0.25 MPa下组合喷灌均匀性最稳定;相邻喷头间工作压力差的存在会使灌溉水深高值区向下游移动;分布均匀系数Du更能反映相邻工作压力差对灌溉水量低值区的影响,不同工况下分布均匀系数Du最大偏差为8.2%。上述结论能为轻小型喷灌机的优化配置与运行提供一定的参考。     

折射式微喷头水力性能试验及工作参数优选

为探究折射式微喷头水力性能并确定其适宜的工作参数,开展微喷头水力性能测试,明晰不同工况下单个微喷头水量分布特征,分析其流量、射程、喷灌强度随工作压力和喷嘴直径的变化趋势。探究在正方形和正三角形组合方式下,工作压力和组合间距变化对喷灌均匀系数CU的影响,基于主成分分析方法,统一相关评价指标,建立折射式微喷头工作参数综合评价模型。结果表明：单喷头的流量、喷灌强度均与工作压力呈正相关,而射程随压力的变化并不明显;正方形和正三角形两种组合方式下,组合间距变化对CU产生的影响明显大于工作压力和组合方式;依据各工况评分高低,对微喷头最优工况做出合理选择,实例应用的结果表明：折射式微喷头最优工况为正三角形组合,工作压力0.25 MPa,组合间距0.4 m。     

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。      

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.     

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。     

喷头的喷洒图形与组合喷洒均匀性

选择喷头或决定喷头的布置间距有两种作法,一种是按照使用目的先选好喷头,再根据组合喷灌均匀度达到基准值的原则来决定喷头的布置间距;另一种作法恰恰相反,先由地块形状等决定喷头的布置间距,再根据此间距下的组合喷灌均匀度能达到基准值的原则来选择喷头。而通常都是只按照一种     

轻小型喷灌机组的水力性能试验与喷灌均匀度的研究

为研究轻小型喷灌机组的水力性能及喷灌均匀度是否满足规范要求,以自行研制的轻小型喷灌机组为研究对象,通过室内试验,分析了轻小型喷灌机组的水量分布、喷灌均匀度和运行速度。结果表明,当进口压力为0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45 MPa时,轻小型喷灌机组的最小运行速度为10.25m/h,最大运行速度为68.40m/h,压力越大,速度越低,机组的喷灌均匀度越高,喷灌均匀度的范围在87.60%~91.40%之间,满足规范要求。