我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的耗水量較多,而噴頭能夠有效提高水資源的利用率。搖臂式噴頭價(jià)格低廉、適用性強(qiáng),但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用壽命較短,容易產(chǎn)生工作不穩(wěn)定和均勻性下降等問(wèn)題,因此研究噴頭驅(qū)動(dòng)機(jī)制和噴灑方法具有重要意義。本文通過(guò)理論研究、數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究的方法對(duì)負(fù)壓反饋射流噴頭結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行研究。論文的主要內(nèi)容包括:(1)通過(guò)控制變量法對(duì)125組不同射流元件結(jié)構(gòu)的射流噴頭進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了3組重要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)區(qū)間,其中位差比0.375~0.525,側(cè)壁傾角10°~12°,劈距比7~9;也得到了該結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)脈沖特性的影響規(guī)律。通過(guò)正交試驗(yàn)得到了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)脈沖特性的影響主次順序和脈沖特性最優(yōu)結(jié)構(gòu),其中影響脈沖頻率的因素順序?yàn)榕啾取⑽徊畋�、�?cè)壁傾角;影響壓力振幅的因素順序?yàn)槲徊畋�、劈距比、�?cè)壁傾角;脈沖特性最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸為位差比0.450、側(cè)壁傾角10°、劈距比7。研究了射流噴頭的內(nèi)流場(chǎng)、出口壓力和內(nèi)部壓力特性;得到了工作壓力對(duì)脈沖特性的影響規(guī)律。(2)設(shè)計(jì)并加工出射流噴頭各組件的試驗(yàn)樣機(jī),在工作壓力0.20~0.35 MPa時(shí)對(duì)主副噴嘴直徑3~5 mm、噴射仰角20~50°、噴管相對(duì)長(zhǎng)度6~10的16組射流噴頭進(jìn)行水力性能試驗(yàn),得到了流量、射程、水量分布、噴灌強(qiáng)度、均勻性系數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)特性等水力性能參數(shù),并分析了工作壓力、噴嘴直徑、噴射仰角和噴管相對(duì)長(zhǎng)度對(duì)各水力性能參數(shù)的影響。結(jié)果表明,噴射仰角和噴管相對(duì)長(zhǎng)度對(duì)進(jìn)口流量影響較小;工作壓力、噴嘴直徑、噴射仰角和噴管相對(duì)長(zhǎng)度對(duì)射程、噴灌強(qiáng)度和均勻性系數(shù)均有較大影響;水量分布主要呈“三角形”、“梯形”和“馬鞍形”結(jié)構(gòu);轉(zhuǎn)動(dòng)周期為8~258 s,轉(zhuǎn)動(dòng)偏差為0.00~0.19。(3)通過(guò)正交試驗(yàn)和綜合評(píng)分法得到了影響綜合水力性能的因素主次順序,為主噴管相對(duì)長(zhǎng)度×副噴管相對(duì)長(zhǎng)度、主噴嘴直徑×副噴嘴直徑、工作壓力、噴射仰角;水力性能最優(yōu)工作壓力為0.25 MPa;水力性能最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸為主噴嘴直徑×副噴嘴直徑5×4、噴射仰角30°、主噴管相對(duì)長(zhǎng)度×副噴管相對(duì)長(zhǎng)度6×6。(4)采用高速攝影試驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值模擬所得到的射流脈沖特性,脈沖頻率的試驗(yàn)誤差為0~4.0 Hz,進(jìn)口流量的試驗(yàn)誤差為0.03~0.17 m~3?h~(-1),表明數(shù)值模擬結(jié)果可靠。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)測(cè)試了四組工作壓力下射流噴頭和PY_210搖臂式噴頭的水力性能,表明射流噴頭具有很好的研究?jī)r(jià)值。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S277.94
【部分圖文】：

副噴嘴 4 搖臂 5 搖臂彈簧 6 三層墊圈 軸 11 搖臂墊圈 12 主噴管 13 整流器 1圖 1.1 雙噴嘴搖臂式噴頭Fig.1.1 Double-nozzle impact sprinkler引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的噴灌設(shè)備和噴灌

之后又研制出了 PSH 互控步進(jìn)式全射流噴頭和 PSBZ 自控步進(jìn)式全射流噴頭。如圖1.2 所示，全射流噴頭主要由射流元件、控制管和旋轉(zhuǎn)密封機(jī)構(gòu)等組成。全射流噴頭靠射流的附壁作用來(lái)實(shí)現(xiàn)噴頭的正反轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，水力性能良好[21]，但是控制管的取水效果會(huì)一定程度影響噴頭的工作穩(wěn)定性。目前，國(guó)產(chǎn)噴頭主要以中低壓搖臂式噴頭為主，價(jià)格低廉，適合我國(guó)國(guó)情，但是噴頭的設(shè)計(jì)理論還不完善，缺乏技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。注：1 旋轉(zhuǎn)密封機(jī)構(gòu) 2 空心軸 3 限位環(huán) 4 換向機(jī)構(gòu) 5 噴體 6 噴管 7 控制管 8 射流元件圖 1.2 全射流噴頭Fig.1.2 Complete fluidic sprinkler

(a) 負(fù)載式 (b) 反饋式 (c) 音波式 (d) 共鳴式圖 2.1 射流脈沖形式Fig.2.1 Jet pulse forms① 負(fù)載式脈沖負(fù)載式脈沖主要依靠增加射流元件兩側(cè)出口的流容或流阻，使其達(dá)到脈沖的臨界

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2833108