本文關(guān)鍵詞：低壓旋轉(zhuǎn)式噴頭的優(yōu)化設(shè)計及試驗研究　出處：《江蘇大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：本文系國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)“精確灌溉技術(shù)與產(chǎn)品”(編號:2011AA100506)和國家自然科學(xué)基金項目“氣液兩相射流噴頭水流空間破碎機(jī)理及模型研究”(編號51309117)的部分研究內(nèi)容。噴頭是噴灌系統(tǒng)質(zhì)量好壞的關(guān)鍵設(shè)備,而噴頭在低壓工況下保持良好的水力性能能夠降低噴灌系統(tǒng)的能耗。低壓旋轉(zhuǎn)式噴頭作為一種新型的變轉(zhuǎn)速噴頭,在低壓條件下,會出現(xiàn)水力性能變差以及旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定的問題,因此對低壓旋轉(zhuǎn)式噴頭進(jìn)行改進(jìn)及優(yōu)化具有重要的意義。本文采用理論分析、試驗研究以及數(shù)值模擬等方法,對低壓旋轉(zhuǎn)式噴頭進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。本文主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:(1)通過對低壓旋轉(zhuǎn)式噴頭結(jié)構(gòu)和工作原理的分析,首次研究了噴頭阻尼機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)對噴頭水力性能的影響。結(jié)果表明,相同工作條件下,隨著齒輪寬度的增加,噴頭轉(zhuǎn)速逐漸降低,并且降低幅度逐漸增加。綜合考慮噴頭的水力性能,阻尼機(jī)構(gòu)中齒輪寬度的最佳參數(shù)為4mm,此時噴頭的轉(zhuǎn)速為0.94r/min,射程為11.8m,組合均勻系數(shù)均在80%以上。(2)采用數(shù)值模擬與試驗研究相結(jié)合的方法,分析了噴頭出口截面形狀對噴頭內(nèi)部流場和水力性能的影響,確定了低壓旋轉(zhuǎn)式噴頭的最佳出口截面形狀為倒U形。噴頭出口形狀為倒U形時的水力性能優(yōu)于其它3種噴頭。以200kPa工作壓力為例,倒U形噴嘴的射程最遠(yuǎn),達(dá)到了12.2m,末端平均水滴直徑最小,為4.81mm,最佳組合間距為1.2R,該間距下的組合均勻性系數(shù)為85.8%。(3)采用正交設(shè)計法分析了噴頭空間流道的結(jié)構(gòu)參數(shù)對噴頭水力性能的影響規(guī)律,并采用綜合加權(quán)評分法和極差分析法確定了各因素對組合均勻系數(shù)和射程綜合評價指標(biāo)影響的主次順序為:出口仰角、流道型線弧長、流道偏轉(zhuǎn)角、出口截面形狀。噴頭空間流道的最優(yōu)參數(shù)組合為出口截面為倒U形,流道偏轉(zhuǎn)角為4.5°,流道型線弧長為29mm,出口仰角為19°。(4)應(yīng)用PIV測速技術(shù)對噴頭空間流道進(jìn)行了可視化研究,對比優(yōu)化前后噴頭內(nèi)流場流速的變化規(guī)律。結(jié)果表明,噴頭內(nèi)流場的主射流速度在噴嘴的漸縮管部位變化最大,同一工作壓力下,優(yōu)化后噴頭內(nèi)流場的主射流速度增長率是優(yōu)化前的1.03~1.19倍。且在工作壓力提高時,優(yōu)化后噴頭內(nèi)流場同一位置處的主射流速度增長率是優(yōu)化前的1.16~1.34倍。將優(yōu)化前后的低壓旋轉(zhuǎn)式噴頭進(jìn)行性能對比試驗研究。結(jié)果表明,優(yōu)化后噴頭的水力性能要優(yōu)于原噴頭。以175kPa工作壓力為例,射程降低了2.54%,最佳組合間距提高了8.33%,最佳組合間距下的組合均勻系數(shù)提高了18.8%,末端平均水滴直徑降低了12.5%。(5)首次建立了低壓旋轉(zhuǎn)式噴頭的性能評價指標(biāo),主要包括射程降低系數(shù)、組合均勻性系數(shù)、噴灌水利用率、噴灌強度變化系數(shù)和雨滴直徑的比重系數(shù)。并采用模糊綜合評價的數(shù)學(xué)方法對優(yōu)化前后噴頭的水力性能進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明,優(yōu)化后噴頭的綜合評價結(jié)果比優(yōu)化前要好。
[Abstract]:Based on the analysis of the structure and working principle of low - pressure rotary spray head , the influence of the key parameters on the hydraulic performance of the spray head is studied . The results show that the optimum parameters of the nozzle are as follows : ( 1 ) The optimum parameters of the nozzle are 0.994 r / min , the range is 11.8m , the combined uniformity coefficient is 1 . 2R . The optimum combination of the nozzle ' s outlet cross - section is 4 . 5 擄 , the flow channel type line arc length is 29mm and the outlet elevation angle is 19 擄 . The results show that the main jet velocity at the same position of the nozzle is 1 . 03 - 1 . 34 times before and after optimization .

【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S277.94

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1386810