搖臂式噴頭非圓形噴灑域?qū)崿F(xiàn)方法和途徑

該文針對(duì)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(jì)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(duì)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(duì)比試驗(yàn),同時(shí),以正方形布置方式為例,計(jì)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(jì)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(duì)噴灑均勻性有較好的改善作用。

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(huì)使用的機(jī)器，然而大部分的人 都會(huì)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(duì)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(dòng)加速的，使水流的 動(dòng)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(gè)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(duì)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(dòng)能傳遞給搖臂，噴體的靜摩 擦轉(zhuǎn)動(dòng)力矩它大于搖臂的靜摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的，噴體它不轉(zhuǎn)動(dòng)而搖臂沿 與噴頭轉(zhuǎn)動(dòng)相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng);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(dòng)。如不考慮摩擦，出水

搖臂式噴頭存在噴灑域與地塊形狀不匹配的缺陷,已有的非圓形噴灑域噴頭適應(yīng)能力有限。需要開發(fā)一種既能實(shí)現(xiàn)不規(guī)則形狀噴灑,又能掃面覆蓋輪廓內(nèi)所有面積;既能調(diào)節(jié)最大射程,還要便于批量生產(chǎn)的噴頭。采用改變仰角、葉輪驅(qū)動(dòng)的方式開發(fā)了一種能滿足上述要求的新型非圓形噴灑域噴頭。試驗(yàn)結(jié)果顯示,單個(gè)使用時(shí),該新型非圓形噴灑域噴頭在節(jié)水性能和噴灑均勻性等方面明顯優(yōu)于搖臂式噴頭。

提出臂式噴頭和全射流噴頭的計(jì)算公式,通過實(shí)驗(yàn)對(duì)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(duì)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(yàn)公式。

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(píng)價(jià),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。

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用線切割機(jī)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(diǎn)云數(shù)據(jù)。去除多視點(diǎn)云中的噪點(diǎn)后,用三點(diǎn)法拼接多視點(diǎn)云,得到流道a,b的點(diǎn)云數(shù)據(jù);再將流道a,b的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接成噴頭內(nèi)流道的點(diǎn)云數(shù)據(jù);采用弦偏差采樣法將點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡后,用基于邊的方法把點(diǎn)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(diǎn)-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(shí)現(xiàn)了搖臂式噴頭的內(nèi)流道曲面重構(gòu)。

用pro/e軟件建立噴頭內(nèi)流道的三維實(shí)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(shí),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(dòng)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(dòng)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(dòng)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。

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(shì)，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(shí)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(jì)算流體動(dòng)力學(xué)、計(jì) 算結(jié)構(gòu)動(dòng)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(duì)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(duì)其基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)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

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(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果和其對(duì)應(yīng)的徑向、周向水量分布特征

在室內(nèi)模擬試驗(yàn)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(xué)特征,為深入探求該類噴頭的水力學(xué)本質(zhì)和進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)打下了良好的理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

對(duì)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(jìn)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(yīng)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(jìn)固定式管道噴灌系統(tǒng)的進(jìn)一步推廣提供了新的證據(jù)。

全射流及搖臂式噴頭水量分布形狀分析及組合計(jì)算

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(dòng)能隨進(jìn)口工作壓力的變化規(guī)律,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明不同進(jìn)口工作壓力下噴頭流量的計(jì)算值要高于實(shí)測值約11%,但兩者的變化趨勢(shì)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(dòng)能值,但在一定程度會(huì)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(yàn)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。

采用先進(jìn)的高速攝影技術(shù),對(duì)py130搖臂式噴頭的導(dǎo)流器受水射流沖擊進(jìn)行了試驗(yàn)研究,得到了搖臂運(yùn)動(dòng)規(guī)律,并與搖臂解析公式進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明正轉(zhuǎn)撞擊周期隨著進(jìn)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(yùn)動(dòng)時(shí)間隨著進(jìn)口工作壓力的增大而減少。正轉(zhuǎn)過程的自由運(yùn)動(dòng)時(shí)間要遠(yuǎn)大于非自由運(yùn)動(dòng)時(shí)間,反轉(zhuǎn)過程的非自由運(yùn)動(dòng)時(shí)間約占撞擊周期的25%。在正轉(zhuǎn)過程的自由運(yùn)動(dòng)階段,搖臂角位移變化呈正弦曲線;在正、反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程的非自由運(yùn)動(dòng)階段,角速度變化無明顯規(guī)律。角位移和角速度的試驗(yàn)值與計(jì)算值在數(shù)量級(jí)上是一致的,試驗(yàn)值高于計(jì)算值。

為了進(jìn)行搖臂式探測車的移動(dòng)性能分析及低重力模擬試驗(yàn),須確定其質(zhì)心域。在對(duì)搖臂懸架簡化的基礎(chǔ)上,提出搖臂探測車懸架設(shè)計(jì)參數(shù)的表示方法。將探測車簡化為質(zhì)點(diǎn)系,基于坐標(biāo)變換法確定各質(zhì)點(diǎn)的位置矢量,推導(dǎo)出任意運(yùn)動(dòng)位置時(shí)探測車的質(zhì)心位置矢量和質(zhì)心域半徑公式。最后以研制的搖臂探測車為例,計(jì)算其設(shè)計(jì)質(zhì)心、任意運(yùn)動(dòng)位置時(shí)的質(zhì)心,并通過優(yōu)化方法確定該探測車的最大質(zhì)心域半徑。結(jié)果表明,搖臂式探測車的質(zhì)心域?yàn)橹蟹置嫔系钠矫鎱^(qū)域,車體質(zhì)心的偏置對(duì)任意位置時(shí)探測車的質(zhì)心影響較大,而對(duì)質(zhì)心域的變化沒有影響。所采用的方法也可用于其他被動(dòng)鉸接式探測車質(zhì)心域的計(jì)算。

介紹nelson公司r2000wf噴頭的結(jié)構(gòu)組成和工作原理,對(duì)r2000wf噴頭和相近搖臂式噴頭的水力性能進(jìn)行了比較試驗(yàn)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。

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(gè)系列:50py2、40py2、30py2、20py2、15py2、10py2,共48個(gè)型號(hào)293個(gè)規(guī)格。在三個(gè)系列中每個(gè)系列有三種噴頭仰角,30°、22.5°、157°;另三個(gè)系列中每個(gè)系列有兩種噴頭仰角為27°、23.5°。整個(gè)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(duì)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(yàn)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(duì)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。

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(píng)價(jià)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(duì)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(jì)算這一流程,對(duì)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(jì)提供合理的依據(jù)。

為了解決現(xiàn)有噴灌系統(tǒng)能耗較高的問題,選取10型號(hào)搖臂式噴頭為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)7組方案的噴頭主副噴嘴結(jié)構(gòu),使其實(shí)現(xiàn)低壓均勻噴灑。分別對(duì)7組方案進(jìn)行水力性能試驗(yàn)及分析,結(jié)果表明:7組方案對(duì)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(duì)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(jì)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(shí)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(shí)現(xiàn)降低系統(tǒng)能耗的效果。

一種新型搖臂式換向噴頭