六方型搖臂式噴頭試驗研究

采用先進的高速攝影技術(shù),對py130搖臂式噴頭的導流器受水射流沖擊進行了試驗研究,得到了搖臂運動規(guī)律,并與搖臂解析公式進行了對比分析。結(jié)果表明正轉(zhuǎn)撞擊周期隨著進口工作壓力增大而增大,反轉(zhuǎn)撞擊周期和正、反轉(zhuǎn)過程的非自由運動時間隨著進口工作壓力的增大而減少。正轉(zhuǎn)過程的自由運動時間要遠大于非自由運動時間,反轉(zhuǎn)過程的非自由運動時間約占撞擊周期的25%。在正轉(zhuǎn)過程的自由運動階段,搖臂角位移變化呈正弦曲線;在正、反轉(zhuǎn)運動過程的非自由運動階段,角速度變化無明顯規(guī)律。角位移和角速度的試驗值與計算值在數(shù)量級上是一致的,試驗值高于計算值。

搖臂式噴頭工作的科學原理 搖臂式噴頭是很多水利工程都會使用的機器，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);偏流板它和導流板的作用是給搖臂的運動加速的，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

在室內(nèi)模擬試驗的基礎(chǔ)上分析了六方(四方)形搖臂式噴頭的壓力、流量、能耗等水力學特征,為深入探求該類噴頭的水力學本質(zhì)和進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)打下了良好的理論與實驗基礎(chǔ)。

對六方(四方)形搖臂式噴頭在一種新型固定式管道噴灌系統(tǒng)中的田間管網(wǎng)布置形式進行了分析。結(jié)果表明,方形噴頭在該型管網(wǎng)布置形式中的應用可以降低工程投資一半以上,并有效地提高了水資源的利用率和噴灌效率。為促進固定式管道噴灌系統(tǒng)的進一步推廣提供了新的證據(jù)。

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用線切割機床將雨鳥30ibh搖臂式噴頭內(nèi)流道切割成a,b兩部分,使三維光學掃描儀的投影光束能夠到達其表面進行多視掃描,獲取不同視角下流道a,b的點云數(shù)據(jù)。去除多視點云中的噪點后,用三點法拼接多視點云,得到流道a,b的點云數(shù)據(jù);再將流道a,b的點云數(shù)據(jù)拼接成噴頭內(nèi)流道的點云數(shù)據(jù);采用弦偏差采樣法將點云數(shù)據(jù)精簡后,用基于邊的方法把點云分割成噴管和小噴嘴兩部分,選擇非均勻有理b樣條(nurbs)模型分別按照點-線-面的順序進行曲面重構(gòu)。曲面重構(gòu)的精度分析結(jié)果表明,最大幾何誤差為0.2929mm,平均幾何誤差為0.0762mm,滿足預期的精度要求,實現(xiàn)了搖臂式噴頭的內(nèi)流道曲面重構(gòu)。

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,全射流噴頭步進角度和步進頻率主要由導管長度決定,導管越長則步進角度越大,步進頻率越小。對于臂式噴頭,它的步進角度和步進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角度與管長之間的關(guān)系式,左右壓差與導管長度和工作壓力的經(jīng)驗公式。

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，詳細分析了近期搖臂式噴頭的新型 結(jié)構(gòu)與適用特點，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，提出要應用新發(fā)展的計算流體動力學、計 算結(jié)構(gòu)動力學和粒子成像速度場儀等技術(shù)進行噴頭基礎(chǔ)理論研究，加強聯(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 當前，推廣以噴灌、微灌為代表的先進節(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273萬h㎡。搖臂式噴頭是噴 灌系統(tǒng)和噴灌機組中最重要的設(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。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

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)與主要氣象因素、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速。

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、湍動能和速度的標準差、副噴嘴出口靜壓力標準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準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。

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前后的水量分布進行了對比試驗,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:副噴嘴的改進消除了改進前噴頭中間部分水量,使徑向水量分布呈"三角形"。改進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,平均噴灌強度符合噴灌規(guī)范中的要求。最后,提出副噴嘴改進后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%。改進后的副噴嘴對噴灑均勻性有較好的改善作用。

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)缺點進行了歸納總結(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)。

全射流及搖臂式噴頭水量分布形狀分析及組合計算

應用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口工作壓力的變化規(guī)律,并進行了試驗驗證。研究結(jié)果表明不同進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,減少噴嘴出口擴散角可改善噴嘴出口流態(tài),提高噴頭流量。

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。

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。

為了比較nelson公司生產(chǎn)的r2000wf噴頭和相近搖臂式噴頭的組合噴灌性能,分別對兩種噴頭采用正方形布置12m×12m和矩形布置12m×16m條件下的組合噴灌均勻性開展了田間試驗研究。結(jié)果表明:在工作壓力0.20～0.30mpa時,r2000wf噴頭和搖臂式噴頭的噴灌均勻系數(shù)cu分別為0.78～0.85、0.68～0.83;由單噴頭水力性能曲線組合模擬求得的cu值也表明,在相同工作壓力、組合形式及間距條件下,與搖臂式噴頭相比,r2000wf噴頭具有更高的噴灌均勻性,更適合于低壓條件下工作。

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

中噴ZY系列搖臂式噴頭

為了解決現(xiàn)有噴灌系統(tǒng)能耗較高的問題,選取10型號搖臂式噴頭為研究對象,設(shè)計7組方案的噴頭主副噴嘴結(jié)構(gòu),使其實現(xiàn)低壓均勻噴灑。分別對7組方案進行水力性能試驗及分析,結(jié)果表明:7組方案對它們射程的影響并不明顯。方案7在主噴嘴上增加凹槽,徑向水量分布較為平緩,性能優(yōu)越。分別對7組方案在組合間距為1r、1.1r、1.2r、1.3r和1.4r下進行仿真計算,得到方案7組合均勻性最好,均勻性系數(shù)值均高于0.8,且在1.4r時均勻性系數(shù)最大,值為0.83。與其他方案相比,方案7可以增大噴頭的組合間距。研究結(jié)果降低了搖臂式噴頭的工作壓力,低壓下提高了噴灑均勻性,實現(xiàn)降低系統(tǒng)能耗的效果。

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)件進行了強度分析與計算，建立了強度計算的受力模型，給出了搖臂強度計算公式及計算實例。

有六個系列:50py_2、40py_2、30py_2系列各有6種型號,噴射仰角為27°、22.5°,均有單、雙噴嘴。可作全圓或扇形噴灑。20py_2、15py_2、10py_2系列各有10種型號,噴射仰角為30°,22.5°,15°,