考虑射流破碎和液滴形状的喷灌水运动轨迹改进模型构建及验证

S275.5; 喷洒液滴分布特征是模拟喷头水量和能量分布的基础.为解决现有弹道轨迹模型过度简化运动液滴的破碎过程及形状变化导致模型精度不足的问题,该研究改进了弹道轨迹模型的液滴破碎过程、运动液滴形状参数和运动液滴阻力系数,提出了基于能量加权的等效液滴指标,建立了考虑射流破碎和液滴形状的喷洒水运动轨迹改进模型;采用HY50型蜗轮蜗杆式喷枪验证了模型精度,对比了不同模型的差异.结果表明:喷嘴直径 20 mm和工作压力 0.35 MPa时,改进模型的平均绝对误差MAE分别比Fukui模型和Li模型的降低了43.3％和75.1％(落地速度)、51.8％和27.1％(落地位置)和61.4％和76.1％(...

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Published in农业工程学报 Vol. 39; no. 5; pp. 43 - 52
Main Authors 张锐, 刘一川, 朱德兰, 吴普特, 郑长娟, 张晓敏
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 西北农林科技大学水利与建筑工程学院,杨凌 712100 01.03.2023
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%中水东北勘测设计研究有限责任公司,长春 130012%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
西北农林科技大学水土保持研究所,杨凌712100
中国科学院水利部水土保持研究所,杨凌 712100%新疆维吾尔自治区水文局,乌鲁木齐 830099
国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心,杨凌 712100
Subjects
灌溉
能量加权
角度
弹道轨迹方程
射流
速度
模型
喷头
粒径
液滴
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.202211173

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Abstract S275.5; 喷洒液滴分布特征是模拟喷头水量和能量分布的基础.为解决现有弹道轨迹模型过度简化运动液滴的破碎过程及形状变化导致模型精度不足的问题,该研究改进了弹道轨迹模型的液滴破碎过程、运动液滴形状参数和运动液滴阻力系数,提出了基于能量加权的等效液滴指标,建立了考虑射流破碎和液滴形状的喷洒水运动轨迹改进模型;采用HY50型蜗轮蜗杆式喷枪验证了模型精度,对比了不同模型的差异.结果表明:喷嘴直径 20 mm和工作压力 0.35 MPa时,改进模型的平均绝对误差MAE分别比Fukui模型和Li模型的降低了43.3％和75.1％(落地速度)、51.8％和27.1％(落地位置)和61.4％和76.1％(落地角度);以4个验证工况中落地速度为例,改进模型、Fukui模型和Li模型的均方根误差RMSE平均值分别为0.53、0.93和2.21 m/s;归一化均方根误差NRMSE平均值分别为0.10、0.17和0.40.研究可为应用弹道轨迹模拟喷洒液滴分布特征提供新思路.
AbstractList S275.5; 喷洒液滴分布特征是模拟喷头水量和能量分布的基础.为解决现有弹道轨迹模型过度简化运动液滴的破碎过程及形状变化导致模型精度不足的问题,该研究改进了弹道轨迹模型的液滴破碎过程、运动液滴形状参数和运动液滴阻力系数,提出了基于能量加权的等效液滴指标,建立了考虑射流破碎和液滴形状的喷洒水运动轨迹改进模型;采用HY50型蜗轮蜗杆式喷枪验证了模型精度,对比了不同模型的差异.结果表明:喷嘴直径 20 mm和工作压力 0.35 MPa时,改进模型的平均绝对误差MAE分别比Fukui模型和Li模型的降低了43.3％和75.1％(落地速度)、51.8％和27.1％(落地位置)和61.4％和76.1％(落地角度);以4个验证工况中落地速度为例,改进模型、Fukui模型和Li模型的均方根误差RMSE平均值分别为0.53、0.93和2.21 m/s;归一化均方根误差NRMSE平均值分别为0.10、0.17和0.40.研究可为应用弹道轨迹模拟喷洒液滴分布特征提供新思路.
Author 刘一川
郑长娟
张锐
朱德兰
张晓敏
吴普特
AuthorAffiliation 西北农林科技大学水利与建筑工程学院,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%中水东北勘测设计研究有限责任公司,长春 130012%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;西北农林科技大学水土保持研究所,杨凌712100;国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心,杨凌 712100;中国科学院水利部水土保持研究所,杨凌 712100%新疆维吾尔自治区水文局,乌鲁木齐 830099
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