反馈式自适应抗风喷灌节水喷头的研制

摘要

本文首先阐述了目前人类所面临的水危机以及在农业灌溉方面进行节水灌溉的必要性。在此基础上，结合我国国情，主要从经济性、实用性以及技术实现等方面，对反馈式自适应抗风喷灌节水喷头进行了研究。 在分析了目前广泛使用的喷头的结构、功能及其优缺点的基础上，提出了一种新型的抗风喷灌节水喷头方案。该喷头可避免因风力影响使喷灌位置不准确，造成水资源浪费和灌溉效率降低的问题，从而达到节水灌溉的目的。其实现的主要原理为：1)改变喷头仰角：根据流体力学原理和通过对在风中运动的水滴的受力分析，得出在风中运动水滴的风速与射程、喷头仰角与射程之间的关系曲线，进而得出为使喷头射程不变，喷头仰角与风速之间的关系曲线。实验结果表明，为减少风的有害影响，逆风时喷头仰角应为20～30度之间，顺风时喷头仰角应为10～20度之间。2)改变喷头工作压力：为减小风对喷头射程的有害影响，逆风喷洒时喷头的工作压力应增加，顺风喷洒时喷头的工作压力应减小。 本文在抗风喷头的实际设计中，采用了以下方案：喷头本体与入水管之间采用旋转密封机构联接，喷头横喷管末端开有小口作为喷嘴，在水的反冲力作用下喷头本体可绕入水管匀速旋转。横喷管与喷头本体之间采用密封轴承联接，使喷头的喷射角度可调。喷头本体上部装有感风板、调节弹簧及执行机构以感应风力的大小，并把风力的大小转变为感风板转动的角度，通过执行机构传递至横喷管以便能实时调节喷头喷射仰角的大小，补偿风力对喷头射程的影响。 实验结果表明，通过多种方法补偿风力对喷头射程的影响，可使喷头达到自适应抗风准确喷灌的目的。本抗风喷灌节水喷头的设计，将为后续的喷头结构的完善和进一步改进工作打下了良好的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1严峻的水资源

1.1.1世界与我国的水资源

1.1.2全球性水危机

1.1.3中国的水资源危机

1.2水的使用与农业用水

1.2.1世界淡水资源利用概况与农业用水概况

1.2.2我国淡水资源利用概况与农业用水概况

1.3节水灌溉的紧迫性

1.3.1节水灌溉的紧迫性

1.3.2节水灌溉在国内外的发展现状

1.4课题的提出

1.4.1喷灌与喷头

1.4.2课题的提出

1.5论文内容的安排

1.6本章小结

第二章常用喷头的介绍

2.1喷头的分类

2.2常用喷头的结构

2.2.1摇臂式喷头的结构

2.2.2垂直摆臂式喷头

2.2.3蜗轮蜗杆式喷头

2.2.4全射流喷头

2.2.5折射式喷头

2.3本章小结

第三章喷头主要性能参数

3.1喷头的几何参数和工作参数

3.2设计风速与日净工作时间

3.3影响射程的因素及风对射程影响的分析

3.4影响抗风喷头抗风效果的几个因素

3.5本章小结

第四章抗风喷头的实现方法及结构设计

4.1抗风喷头的设计要求及设计原则

4.1.1抗风喷头的设计要求

4.1.2抗风喷头的设计原则

4.2抗风喷头的实现方法研究

4.2.1抗风喷头的实现途径

4.2.2抗风喷头的设计方案

4.3抗风喷头的结构

4.3.1抗风喷头的结构

4.3.2旋转密封机构

4.3.3感风调节机构及其设计

4.3.5横喷管及喷嘴

4.4抗风喷头的工作过程及工作原理

4.4.1抗风喷头的工作过程

4.4.2抗风喷头的工作原理

4.5本章小结

第五章喷灌水滴的运动方程

5.1水滴运动规律

5.2水滴受力分析

5.3水滴运动方程

5.4水滴运动方程的应用

5.5本章小结

第六章实验结果及分析

6.1实验布置方法

6.1.1实验场地

6.1.2实验目的

6.1.3实验设备

6.1.4实验设计

6.2实验方法及步骤

6.3实验结果及分析

6.3.1无风条件下喷头的雨滴直径

6.3.2工作压力与流量

6.3.3不同风速下喷灌强度、均匀系数、射程

6.3.4喷洒区域图

6.4本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢

评定意见