轻小型平移式喷灌机均匀性计算模型及试验

摘要

日益短缺的水资源现状使得低压灌溉成为灌溉技术发展的主方向。针对目前国内外喷灌机组的发展中存在的设备复杂、适应性差、结构笨重等问题，自行研制出一种新型轻小型平移式喷灌机。针对此喷灌机组，选择常用的两种低压折射式喷头为研究对象，通过理论分析和试验研究，研究单喷头，组合喷头的水量分布，运行速率、组合间距、喷头安装高度等因素对喷头喷洒均匀性的影响，为新型轻小型平移式喷灌机组的运用提供参考。 本文研究内容主要包括以下几个方面： （1）提出了一种新型旋转式喷盘的折射式喷头，配合Nelson R3000喷嘴及配件使用，进行了室内喷洒试验。分析了喷嘴直径为2.98mm，3.37mm和3.77mm下的单喷头喷洒水量分布，得出喷头的水量分布曲线近似为抛物线型，随着喷头工作压力或喷嘴直径的增加，喷灌强度增大的结论。 (2)根据单喷头的水量分布，计算叠加出2m，3m，4m，5m和6m几种情况下的组合均匀性系数以及变异系数，通过试验验证得到，模拟计算的均匀性系数值的误差范围在0.5%-11.0%之间。提出了根据工作压力和安装间距计算均匀性系数的经验公式。结果表明，4m为最佳安装距离，旋转折射式喷头影响组合均匀性系数因素的主次顺序为喷头安装间距、工作压力和喷嘴直径，发现随着组合间距的增大，变异系数逐渐增大，变异系数和喷灌均匀性系数呈负相关，各种模型拟合的相关系数均在0.9以上。 (3)通过运行速度对水量分布影响的理论分析，建立了运行速度对喷灌强度的计算模型，分析了15%，30%，45%，60%，75%，90%几个运行速率在0.07Mpa，0.1Mpa，0.14Mpa三个工作压力下的喷灌强度，并对运行速率和喷灌强度进行了差异性显著分析。结果表明，运行速率对平均喷灌强度有一定的影响，在45%到60%运行速率下运行为机组最优工况。 (4)通过理论分析和试验验证运行速率和工作压力两个因素对机组喷灌均匀性的影响。得到了两种因素和多种因素影响下的喷灌强度的数学模型。结果表明，相比运行速率，压力对喷灌强度的影响更大，在试验运行速率下机组的喷洒均匀系数均在75%以上，满足喷洒要求，文中拟合的各种模型的拟合的相关系数均在0.85以上，完全可以满足实际工程需要。

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