全射流及搖臂式噴頭水量分布形狀分析及組合計算

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。

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度進(jìn)行了探討。

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(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

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。

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。

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(xué)掃描儀的投影光束能夠到達(dá)其表面進(jìn)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(jìn)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(yù)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)。

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。

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，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

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),指出了今后擬重點開發(fā)的結(jié)構(gòu)方案。

浙江新昌噴灌機廠和江蘇金壇噴灌機廠制造十種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

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搖臀式噴頭在農(nóng)業(yè)灌溉中已得到廣泛的應(yīng)用。無論在滾輪式《沃爾壤卡》дкцц-64,水動圓形的《弗列加特》дм和平移式的《第聶泊》дф-120噴灌機上,

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?？勺魅珗A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°,

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(jìn)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(jìn)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。

介紹了利用matlab軟件,采用解析算法編制程序?qū)α?四方)形搖臂式噴頭單噴頭噴灑實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析處理,以及對該型噴頭不同形式噴灌組合的噴灌效果進(jìn)行的分析,討論了現(xiàn)在比較流行的matlab軟件在噴頭實驗數(shù)據(jù)處理及分析方面的應(yīng)用及其優(yōu)點

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。

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)。

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(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)。

江蘇工學(xué)院排灌機械研究所等單位研制的“py2型金屬搖臂式噴頭”通過了機械電子工業(yè)部工程農(nóng)機司的科技鑒定,且河南駐馬店噴灌機廠已銷售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(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