方形喷洒域摇臂式喷头流道优化及内部流场数值仿真研究

• Published in: 农业工程学报 Vol. 35; no. 2; pp. 71 - 79
• Main Authors: 王正中, 翟超, 王文娥, 范兴科, 吴普特
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心,杨凌 712100 15.01.2019; 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,杨凌 712100%西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室,杨凌,712100%国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心,杨凌,712100
• Subjects: 流道优化; 流量; 摇臂式喷头; 方形喷洒域; 数值模拟; 喷头
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.02.010

S277.9+4; 针对圆形喷洒域摇臂式喷头喷洒重叠多和超喷漏喷普遍,现行方形喷洒域摇臂式喷头机构复杂、旋转能耗大、局部水头损失大、喷洒形状与标准正方形偏差大等问题,该文通过对流量调节器喉口断面菱形化和流道流线化,对方形喷洒域摇臂式喷头流量调节器的形体进行优化,减少了不利的水头损失,实现了精准方形喷洒的目标.根据水动力学的能量方程及动量方程推出了流量调节器局部水头损失的计算公式;并运用三维软件Pro/E建立流量调节器及喷头的三维内流道几何模型,利用CFD软件建立其流体力学RNG k-ε 湍流数值模型,对流量调节器及喷头的内流场进行数值模拟,获得了压强、流速的动态分布规律,进而求得优化前后方形喷洒域喷头不同旋转姿态时的水头损失及流量,结合同型号喷头的出口流量与射程关系计算出优化前后的射程,进而对优化前后方形喷洒域喷头不同旋转姿态时的水头损失、流量、射程及喷洒形状等性能进行全面评价,验证方形喷洒域摇臂式喷头流道优化成果的可靠性.结果表明:优化后的方形喷洒域摇臂式喷头结构简单、水力自控、节能耐久、喷洒形状标准、水头损失小;在额定工作压力范围内优化后的摇臂式喷头水头损失降低25.8％,流量增大12.87％,喷洒形状系数提高15.6个百分点,为方形喷洒域摇臂式喷头的设计制造及应用推广提供理论参考.