六方形搖臂式噴頭水力學(xué)特征分析

本文介紹了六方(四方)型搖臂式噴頭的發(fā)明思路、初試結(jié)果與評價,指出了開發(fā)六方(四方)型搖臂式噴頭的必要性與可能性,規(guī)定了具體的性能指標(biāo),指出了今后擬重點(diǎn)開發(fā)的結(jié)構(gòu)方案。

本文詳細(xì)介紹了六方(四方)型搖臂式噴頭的噴灑機(jī)理、主參數(shù)實驗優(yōu)化結(jié)果和其對應(yīng)的徑向、周向水量分布特征

插臂式噴頭搖臂是變截面、沖擊動載荷構(gòu)件。文中對這一構(gòu)件進(jìn)行了強(qiáng)度分析與計算，建立了強(qiáng)度計算的受力模型，給出了搖臂強(qiáng)度計算公式及計算實例。

在不改變噴頭原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種由上支撐桿、下支撐桿、限位桿、柔性波紋管組件、內(nèi)螺紋空心軸、定位螺釘、調(diào)節(jié)螺釘?shù)冉M成的噴頭仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),實現(xiàn)噴頭仰角在13°、18°、23°、30°4個角度的調(diào)節(jié),并對安裝了該機(jī)構(gòu)的噴頭進(jìn)行了水力性能試驗。結(jié)果表明,噴頭仰角為23°時,不同工作壓力下噴頭的射程均最大;在23°與30°時組合均勻度系數(shù)相對較大,最利于組合噴灌。不同工作壓力下,平均噴灌強(qiáng)度隨著噴頭仰角的減小而增大。噴頭仰角由23°減小到13°時,噴頭噴灑水滴的飄移損失減小,平均噴灌強(qiáng)度增加,因此噴頭仰角減小可以增強(qiáng)其抗風(fēng)、抗坡能力。仰角越小,噴頭射程末端降水量變化越劇烈,導(dǎo)致噴頭噴灑降水量分布不均,所以仰角調(diào)節(jié)不宜過小。安裝了仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的噴頭在各象限的轉(zhuǎn)動誤差均小于±10%,其轉(zhuǎn)動均勻性符合要求。

搖臂式噴頭工作的科學(xué)原理 搖臂式噴頭是很多水利工程都會使用的機(jī)器，然而大部分的人 都會想知道搖臂式噴頭的一些原理。下面為您精心推薦了搖臂式噴頭 工作科學(xué)原理，希望對您有所幫助。 在噴頭的工作過程中，搖臂它的作用是撞擊噴體(或噴灌)使噴 頭旋轉(zhuǎn);偏流板它和導(dǎo)流板的作用是給搖臂的運(yùn)動加速的，使水流的 動能它最大限度地轉(zhuǎn)換為搖臂的撞擊的能量;搖臂彈簧它的作用是使 搖臂回位和蓄、放搖臂的能量。這幾個部件它是噴頭運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵的部 件。搖臂的外形尺寸它和重心位置、搖臂彈簧的彈性大小它和導(dǎo)水器 各部分的尺寸、相對位置都將直接影響噴頭的正常工作的。 (1)利用水流的沖擊，將水流它的動能傳遞給搖臂，噴體的靜摩 擦轉(zhuǎn)動力矩它大于搖臂的靜摩擦轉(zhuǎn)動力矩的，噴體它不轉(zhuǎn)動而搖臂沿 與噴頭轉(zhuǎn)動相反的方向轉(zhuǎn)動;由于搖臂彈簧的作用，搖臂它在轉(zhuǎn)過一 定角度后開始向回轉(zhuǎn)動。如不考慮摩擦，出水

中噴ZY系列搖臂式噴頭

茶園采用噴灌裝置,要選擇一種好的噴頭,既要要求機(jī)械性能好,即結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠;又要求其水力性能好,也就是能滿足噴灌的主要技術(shù)要求。因而噴頭的設(shè)計和科學(xué)的管理都需要了解影響這些水力參數(shù)(射程,噴灑均勻度和水滴直徑)的因素,以便在實踐中根據(jù)需要調(diào)節(jié)或選擇這些水力參數(shù),使之符合生產(chǎn)的要求。一、影響噴頭射程的因素噴頭的射程主要決定于工作壓力和流量,但其影響因素很多,諸如噴頭仰角、噴嘴形狀、噴體結(jié)構(gòu)、穩(wěn)流器、旋轉(zhuǎn)速度。粉碎機(jī)構(gòu)以及風(fēng)向風(fēng)速等,都可以不同程度地影響其工作效果?，F(xiàn)就幾項主要因素分析如下。

分析了搖臂式噴頭搖臂斷裂的主要原因，根據(jù)對搖臂動應(yīng)力變化的實際測量，對如何分析與提高搖臂強(qiáng)度進(jìn)行了探討。

隨著噴灌技術(shù)快速發(fā)展,非圓形噴灑域問題引起人們重視。本文指出了傳統(tǒng)全圓或扇形噴灑域噴頭存在的問題,討論了非圓形噴灑域噴頭實現(xiàn)意義,并對國內(nèi)外非圓形噴灑域噴頭實現(xiàn)方法及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了歸納總結(jié);在此基礎(chǔ)上,通過分析噴頭射程的影響因素,給出了非圓形噴灑域噴頭實現(xiàn)的理論途徑,為以后搖臂式噴頭非圓形噴灑域?qū)崿F(xiàn)方法的研究提供了依據(jù)。

提出臂式噴頭和全射流噴頭的計算公式,通過實驗對比它們的參數(shù)。結(jié)果表明,全射流噴頭步進(jìn)角度和步進(jìn)頻率主要由導(dǎo)管長度決定,導(dǎo)管越長則步進(jìn)角度越大,步進(jìn)頻率越小。對于臂式噴頭,它的步進(jìn)角度和步進(jìn)頻率的可改變幅度不大,因此全射流噴頭具有一定優(yōu)越性。提出了全射流噴頭步進(jìn)角度與管長之間的關(guān)系式,左右壓差與導(dǎo)管長度和工作壓力的經(jīng)驗公式。

介紹nelson公司r2000wf噴頭的結(jié)構(gòu)組成和工作原理,對r2000wf噴頭和相近搖臂式噴頭的水力性能進(jìn)行了比較試驗和分析。研究表明:在相同額定工作壓力下,r2000wf噴頭與搖臂式噴頭相比,其流量平均要小13.2%,射程平均增大4.5%,末端水滴直徑小,水量分布更均勻。由于其獨(dú)特的阻尼部件,r2000wf噴頭轉(zhuǎn)速慢而穩(wěn)定,工作可靠,使用壽命較長。r2000wf噴頭在0.2~0.25mpa工作壓力下水力性能優(yōu)于相近搖臂式噴頭,完全符合噴灌工程技術(shù)規(guī)范。

噴頭的射程及其變化規(guī)律決定噴灑域的大小和形狀,而噴嘴前的水流壓力和噴嘴直徑則是影響噴頭射程的主要因素。在分析噴嘴前水流壓力與噴頭出流量關(guān)系、噴頭射程與噴頭出水流量之間的關(guān)系的基礎(chǔ)上,提出了在噴頭座的下端增加一個流量調(diào)節(jié)附加裝置可實現(xiàn)全圓旋轉(zhuǎn)搖臂式噴頭的非圓形域噴灑方案。采用具有“十”字孔結(jié)構(gòu)的流量調(diào)節(jié)器,十字孔的寬度為πd嘴/4,長度為5πd嘴/8,可實現(xiàn)方形噴灑。

用pro/e軟件建立噴頭內(nèi)流道的三維實體模型,選擇rngk-ε模型在cfd軟件fluent中模擬了雨鳥30psh型搖臂式噴頭在10種入口壓力和4種主噴嘴直徑組合下的內(nèi)流道流場,分析了噴頭主副噴嘴的流量、入口壓力與出口平均速度等參數(shù)的關(guān)系。研究結(jié)果表明:主噴嘴直徑增大時,副噴嘴流量幾乎不變;主、副噴嘴的流量分配比例由主噴嘴直徑?jīng)Q定,與入口壓力無關(guān)。入口壓力增大,主噴嘴出口平均速度增大,但副噴嘴出口平均速度不變。噴頭主、副噴嘴的平均湍動能隨入口壓力增大而增大,不受主噴嘴直徑變化的影響。主噴嘴出口靜壓力、湍動能和速度的標(biāo)準(zhǔn)差、副噴嘴出口靜壓力標(biāo)準(zhǔn)差與入口壓力近似成正比;而副噴嘴出口湍動能和速度的標(biāo)準(zhǔn)差隨主噴嘴直徑或入口壓力增大產(chǎn)生較大的無規(guī)律變化。噴頭內(nèi)流道流場的可視化結(jié)果顯示噴頭副噴嘴與彎管連接處靜壓力較大,接近噴頭入口靜壓力。

全射流及搖臂式噴頭水量分布形狀分析及組合計算

我國搖臂式噴頭的研究與發(fā)展 摘要：綜述了國內(nèi)外搖臂式噴頭的發(fā)展歷程和未來趨勢，詳細(xì)分析了近期搖臂式噴頭的新型 結(jié)構(gòu)與適用特點(diǎn)，結(jié)合我國實際情況論述了我國在搖臂式噴頭的研究與生產(chǎn)中存在的研究手 段單一、研究力量單薄、企業(yè)缺乏產(chǎn)業(yè)化等問題，提出要應(yīng)用新發(fā)展的計算流體動力學(xué)、計 算結(jié)構(gòu)動力學(xué)和粒子成像速度場儀等技術(shù)進(jìn)行噴頭基礎(chǔ)理論研究，加強(qiáng)聯(lián)合攻關(guān)，建立質(zhì)量 監(jiān)督體系等發(fā)展搖臂式噴頭的對策和建議。 關(guān)鍵詞：搖臂式噴頭；噴灌設(shè)備；節(jié)水灌溉 前言 當(dāng)前，推廣以噴灌、微灌為代表的先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)是發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)、提高水利用系數(shù)的重 要舉措。截止到2002年底，我國的噴微灌技術(shù)推廣面積已達(dá)273萬h㎡。搖臂式噴頭是噴 灌系統(tǒng)和噴灌機(jī)組中最重要的設(shè)備之一，對其基礎(chǔ)理論、設(shè)計方法和噴灑性能等的研究一直 是關(guān)注熱點(diǎn)。近幾年，新發(fā)展的理論與技術(shù)在搖臂式噴頭（包括垂直搖臂式噴頭）中

該文針對搖臂式噴頭副噴嘴為圓形,徑向水量分布中部較高不利于組合的問題,根據(jù)水射流原理,設(shè)計出一種新型結(jié)構(gòu)的副噴嘴,其上端設(shè)有蓋板,起到阻擋水流的作用,使副噴嘴水流射出后主要分散在近處,從而有利于提高組合噴灑的均勻性。分別對15py、20py、30py搖臂式噴頭副噴嘴改進(jìn)前后的水量分布進(jìn)行了對比試驗,同時,以正方形布置方式為例,計算出不同組合間距下的噴灑勻性系數(shù)。結(jié)果表明:副噴嘴的改進(jìn)消除了改進(jìn)前噴頭中間部分水量,使徑向水量分布呈"三角形"。改進(jìn)副噴嘴后提高了均勻性系數(shù),不同組合間距下的值均為80%以上,平均噴灌強(qiáng)度符合噴灌規(guī)范中的要求。最后,提出副噴嘴改進(jìn)后15py,20py,30py搖臂式噴頭的最佳組合間距分別為1.2r,1.3r,1.1r,計算出組合均勻性系數(shù)值分別為85.6%,86.3%,85.3%。改進(jìn)后的副噴嘴對噴灑均勻性有較好的改善作用。

浙江新昌噴灌機(jī)廠和江蘇金壇噴灌機(jī)廠制造十種py_1系列單雙噴嘴、低仰角搖臂式噴頭(型號見附表).上述十種噴頭是py_1系列搖臂式噴頭的新品種.它具有高度的三化水平,除噴體外其余另部件與已鑒定的同型號噴頭通用.并在江蘇工學(xué)院排灌機(jī)械研究所試驗場進(jìn)行了水力性能試驗,全部達(dá)到或超過

穩(wěn)流器是噴頭內(nèi)的主要過流部件,噴頭內(nèi)過流部件的壓力損失是評價噴頭好壞的指標(biāo)。利用ansys/flotran有限元分析軟件,根據(jù)噴頭內(nèi)部流體流態(tài),激活標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型,對裝有不同型式穩(wěn)流器的py130型噴頭內(nèi)部三維流場進(jìn)行數(shù)值模擬。經(jīng)過建模、分網(wǎng)、加載、計算這一流程,對噴頭內(nèi)流場進(jìn)行微觀化分析,得出速度矢量分布圖和壓力等值分布圖,直觀地反映了噴管內(nèi)部流場紊流程度變化和壓力變化并可得出噴頭水力損失值,為噴頭的優(yōu)化設(shè)計提供合理的依據(jù)。

應(yīng)用cfd通用軟件fluent模擬了py140型搖臂式噴頭的內(nèi)流道在安裝兩種常用穩(wěn)流器和不安裝穩(wěn)流器情況下的三維黏性流場,分析了三種穩(wěn)流器情況下噴頭流量、內(nèi)流道靜壓力分布以及出口斷面平均湍動能隨進(jìn)口工作壓力的變化規(guī)律,并進(jìn)行了試驗驗證。研究結(jié)果表明不同進(jìn)口工作壓力下噴頭流量的計算值要高于實測值約11%,但兩者的變化趨勢非常一致。噴頭安裝穩(wěn)流器有助于消除內(nèi)流道中的渦流和橫向流,降低噴頭出口湍動能值,但在一定程度會增加內(nèi)流道阻力損失,影響噴頭的過流能力。此外,常用的90°出口擴(kuò)散角的圓錐形噴嘴容易在噴嘴出口附近產(chǎn)生逆流。數(shù)值模擬和試驗表明,減少噴嘴出口擴(kuò)散角可改善噴嘴出口流態(tài),提高噴頭流量。

江蘇工學(xué)院排灌機(jī)械研究所等單位研制的“py2型金屬搖臂式噴頭”通過了機(jī)械電子工業(yè)部工程農(nóng)機(jī)司的科技鑒定,且河南駐馬店噴灌機(jī)廠已銷售py2型中的40py2型噴頭數(shù)萬只。py2型噴頭有六個系列:50py2、40py2、30py2、20py2、15py2、10py2,共48個型號293個規(guī)格。在三個系列中每個系列有三種噴頭仰角,30°、22.5°、157°;另三個系列中每個系列有兩種噴頭仰角為27°、23.5°。整個系列均有單、雙噴嘴,可作全圓或扇形噴灑。

采用承雨筒測量法,對目前市場上常用的zy-2搖臂式噴頭采用18m×18m布置方式在不同氣象條件下的組合噴灌主要技術(shù)參數(shù)開展田間試驗研究。結(jié)果表明,組合噴灌均勻系數(shù)、噴灑水利用系數(shù)均在0.8以上,蒸發(fā)漂移損失的測試值為0.8%~14.28%,主要集中在4%~10%。構(gòu)建了組合噴灌主要技術(shù)參數(shù)與主要?dú)庀笠蛩?、工作壓力的回歸模型,分析得出影響噴灑水利用系數(shù)、蒸發(fā)漂移損失的最主要因素是風(fēng)速,其次是溫度,相對濕度的影響最小。影響組合噴灌均勻系數(shù)的主要因素依次為空氣溫度和風(fēng)速。

一種新型搖臂式換向噴頭