负压反馈射流喷头结构优化及水力性能研究
发布时间：2023-06-19 19:39
随着节水灌溉事业的发展,我国农田喷微灌面积占比将会大幅提高,喷灌技术将会得到大规模应用和快速发展。喷头作为喷灌系统的关键部件,决定着喷灌系统的造价及灌溉质量。负压反馈射流喷头是基于射流附壁切换原理设计的一种具有脉冲特性的新型双喷嘴旋转射流喷头,具有结构简单、造价低、射程远、稳定性好等特点。本文在前人研究基础上对喷头的流道结构进行了系统性优化,并对喷头水量分布有较大影响的驱动板结构进行优化设计,进一步改善喷头的水量分布,提高喷头的水力性能,为射流喷头的研发及工程应用提供理论支撑。论文的主要内容和结论包括:(1)根据现有的研究,确定位差比、侧壁倾角、劈距比、深宽比、弯头曲率半径比、主副喷管相对长度、仰角等7个流道参数的设计区间。通过对162组负压反馈射流喷头流道模型的数值模拟,确定了主喷嘴半径与副喷嘴半径的设计区间,依次为4.04.5、3.54.5mm。在以上流道结构参数的设计区间内设计正交试验,将进口流量和射程作为评价指标对各结构流道的水力性能进行分析,确定进口流量小、射程远的流道结构为最优模型,其具体参数为位差比0.475、侧壁倾角12.0°...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 喷头理论及水力性能研究现状
1.2.2 射流喷头研究现状
1.3 存在的问题
1.4 研究内容
1.5 研究方法
第二章 负压反馈射流喷头理论及工作原理
2.1 负压反馈射流喷头的相关射流理论
2.1.1 射流的类型
2.1.2 射流附壁与切换
2.2 负压反馈射流喷头的结构与工作原理
2.2.1 负压反馈射流喷头的结构
2.2.2 负压反馈射流喷头工作原理
2.3 负压反馈射流喷头优化方向分析
2.4 小结
第三章 基于负压反馈射流喷头数值模拟的流道结构优化
3.1 数值模拟理论
3.1.1 三维水体模型及网格划分
3.1.2 内部流动方程
3.1.3 湍流模型
3.1.4 初始条件
3.2 基于脉冲性能的流道结构参数研究
3.2.1 负压反馈射流喷头的流道结构参数
3.2.2 基于喷嘴直径设计区间的数值模拟结果
3.2.3 进口压力、主喷嘴直径和副喷嘴直径的耦合分析
3.3 基于正交试验的喷头流道结构模型优化
3.3.1 正交试验目的
3.3.2 正交试验设计
3.3.3 正交试验结果分析
3.4 优化后喷头水力性能的数值模拟
3.4.1 脉冲特性及出口流速
3.4.2 进口压力-流量关系
3.4.3 进口压力-射程关系
3.5 本章小结
第四章 负压反馈射流喷头驱动板结构优化
4.1 喷头水力性能参数计算方法
4.1.1 射程
4.1.2 喷灌均匀系数
4.1.3 步进频率
4.1.4 喷灌强度
4.1.5 转动均匀性
4.2 喷头部件的加工及试验系统的搭建
4.2.1 射流元件、弯头与喷管组合体
4.2.2 喷嘴
4.2.3 驱动板
4.2.4 旋转密封机构
4.2.5 试验系统的搭建
4.3 六种倾角驱动板的试验结果分析
4.3.1 射程
4.3.2 副喷嘴的喷洒半径
4.3.3 压力流量关系
4.3.4 转动均匀性
4.3.5 喷灌强度
4.3.6 水量分布
4.3.7 喷灌均匀度
4.3.8 最优倾角驱动板的确定
4.4 五种齿槽曲率半径驱动板的试验结果分析
4.4.1 副喷嘴的喷洒半径
4.4.2 转动均匀性
4.4.3 水量分布
4.4.4 喷灌均匀度
4.4.5 最优齿槽曲率半径的确定
4.5 五种齿槽深度驱动板的试验结果分析
4.5.1 副喷嘴的喷洒半径
4.5.2 转动均匀性
4.5.3 水量分布
4.5.4 喷灌均匀度
4.5.5 最优齿槽深度的确定
4.6 本章小结
第五章 喷头水力性能对比及最优组合间距的确定
5.1 优化前后的射流喷头及摇臂式喷头水力性能对比试验
5.1.1 射程
5.1.2 压力流量关系
5.1.3 喷灌强度
5.1.4 水量分布
5.1.5 喷灌均匀度
5.2 最优组合间距的确定
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间参加的科研项目和取得的研究成果
一、参加的科研项目
二、发表的论文
三、获奖情况
本文编号：3835001
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 喷头理论及水力性能研究现状
1.2.2 射流喷头研究现状
1.3 存在的问题
1.4 研究内容
1.5 研究方法
第二章 负压反馈射流喷头理论及工作原理
2.1 负压反馈射流喷头的相关射流理论
2.1.1 射流的类型
2.1.2 射流附壁与切换
2.2 负压反馈射流喷头的结构与工作原理
2.2.1 负压反馈射流喷头的结构
2.2.2 负压反馈射流喷头工作原理
2.3 负压反馈射流喷头优化方向分析
2.4 小结
第三章 基于负压反馈射流喷头数值模拟的流道结构优化
3.1 数值模拟理论
3.1.1 三维水体模型及网格划分
3.1.2 内部流动方程
3.1.3 湍流模型
3.1.4 初始条件
3.2 基于脉冲性能的流道结构参数研究
3.2.1 负压反馈射流喷头的流道结构参数
3.2.2 基于喷嘴直径设计区间的数值模拟结果
3.2.3 进口压力、主喷嘴直径和副喷嘴直径的耦合分析
3.3 基于正交试验的喷头流道结构模型优化
3.3.1 正交试验目的
3.3.2 正交试验设计
3.3.3 正交试验结果分析
3.4 优化后喷头水力性能的数值模拟
3.4.1 脉冲特性及出口流速
3.4.2 进口压力-流量关系
3.4.3 进口压力-射程关系
3.5 本章小结
第四章 负压反馈射流喷头驱动板结构优化
4.1 喷头水力性能参数计算方法
4.1.1 射程
4.1.2 喷灌均匀系数
4.1.3 步进频率
4.1.4 喷灌强度
4.1.5 转动均匀性
4.2 喷头部件的加工及试验系统的搭建
4.2.1 射流元件、弯头与喷管组合体
4.2.2 喷嘴
4.2.3 驱动板
4.2.4 旋转密封机构
4.2.5 试验系统的搭建
4.3 六种倾角驱动板的试验结果分析
4.3.1 射程
4.3.2 副喷嘴的喷洒半径
4.3.3 压力流量关系
4.3.4 转动均匀性
4.3.5 喷灌强度
4.3.6 水量分布
4.3.7 喷灌均匀度
4.3.8 最优倾角驱动板的确定
4.4 五种齿槽曲率半径驱动板的试验结果分析
4.4.1 副喷嘴的喷洒半径
4.4.2 转动均匀性
4.4.3 水量分布
4.4.4 喷灌均匀度
4.4.5 最优齿槽曲率半径的确定
4.5 五种齿槽深度驱动板的试验结果分析
4.5.1 副喷嘴的喷洒半径
4.5.2 转动均匀性
4.5.3 水量分布
4.5.4 喷灌均匀度
4.5.5 最优齿槽深度的确定
4.6 本章小结
第五章 喷头水力性能对比及最优组合间距的确定
5.1 优化前后的射流喷头及摇臂式喷头水力性能对比试验
5.1.1 射程
5.1.2 压力流量关系
5.1.3 喷灌强度
5.1.4 水量分布
5.1.5 喷灌均匀度
5.2 最优组合间距的确定
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间参加的科研项目和取得的研究成果
一、参加的科研项目
二、发表的论文
三、获奖情况
本文编号：3835001
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