旋转折射式喷头动能分布规律试验
旋转折射式喷头移动喷洒水量分布计算模型构建与应用
2023年10月灌溉排水学报第42卷第10期Oct.2023Journal of Irrigation and Drainage No.10Vol.4246▪灌溉技术与装备▪文章编号：1672-3317（2023）10-0046-11旋转折射式喷头移动喷洒水量分布计算模型构建与应用薛绍鹏1,2，葛茂生1,2*，魏福强1,2，张骞文1,2，张廷宁1,2（1.西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100；2.西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西杨凌712100）摘要：【目的】探讨旋转折射式喷头移动喷洒水力特性，优化喷灌机组运行参数和配置。
【方法】采用喷灌强度等效拉伸法，构建了基于一次正交多项式拟合的移动喷洒水量分布计算模型，应用该模型对R3000、S3000、O3000喷头进行模拟计算，分析了工作压力（50~150kPa ）、移动速度（20~45m/h ）和组合间距（1.2~6m ）对3种喷头移动喷洒水量分布和均匀度的影响。
【结果】①模型计算结果与实测值偏差在5%以内，模型精度较高。
②R3000、S3000、O3000喷头移动降水深随距喷头距离的增加而减小，3种喷头移动喷洒均匀度较固定喷洒分别提高11.17%、10.72%和2.36%。
③随着工作压力的增大，R3000、S3000、O3000喷头的有效喷灌半径逐渐增大，降水均匀度呈先增大后减小的趋势，最大降低幅度达35.66%，平均降水深和均匀度随移动速度的增大逐渐降低，但3种喷头喷洒均匀度的平均变化幅度仅为0.59%、1.38%、0.99%，说明移动速度对均匀度的影响较小。
随着组合间距的不断增大，均匀度呈波动下降的趋势。
④考虑工作压力和组合间距双因素影响，R3000、S3000、O3000喷头在低组合间距和高工作压力范围内取得较高的移动喷洒均匀度，在150kPa/3.6m 、150kPa/2.4m 、130kPa/3.6m 的工作压力/组合间距配置组合条件下，喷洒均匀度最高。
折射式微喷头水力性能试验及工作参数优选
折射式微喷头水力性能试验及工作参数优选
黄海平;周志平;马文宇
【期刊名称】《节水灌溉》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】为探究折射式微喷头水力性能并确定其适宜的工作参数,开展微喷头水力性能测试,明晰不同工况下单个微喷头水量分布特征,分析其流量、射程、喷灌强度随工作压力和喷嘴直径的变化趋势。
探究在正方形和正三角形组合方式下,工作压力和组合间距变化对喷灌均匀系数CU的影响,基于主成分分析方法,统一相关评价指标,建立折射式微喷头工作参数综合评价模型。
结果表明:单喷头的流量、喷灌强度均与工作压力呈正相关,而射程随压力的变化并不明显;正方形和正三角形两种组合方式下,组合间距变化对CU产生的影响明显大于工作压力和组合方式;依据各工况评分高低,对微喷头最优工况做出合理选择,实例应用的结果表明:折射式微喷头最优工况为正三角形组合,工作压力0.25 MPa,组合间距0.4 m。
【总页数】6页(P62-67)
【作者】黄海平;周志平;马文宇
【作者单位】南充职业技术学院土木与建筑工程系;西华大学能源与动力工程学院;沃达尔(天津)股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】S275.5
【相关文献】
1.几种园林地埋式旋转喷头水力性能试验对比与工作参数确定
2.滚球内驱动喷头水力性能试验与工作参数确定
3.旋转式微喷头转速对水力性能影响的试验研究
4.安装高度对折射式微喷头水力性能的影响
5.Teejet雾化喷头的水力性能试验及工作参数优选
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旋转折射式喷头水量分布与喷灌均匀性试验
压力旋转喷嘴静电喷雾雾滴粒径分布试验
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第２ ５卷 第 ２ 期
２０ ０７年 ３５ Ｎｏ ２ １２ ． Ｍａ ．２ ｏ ｒ ０７
Ｄｒ ｉ ａ ｅ ａ ｄ ｒｉａ ｉｎ ａ ｎ ｇ ｎ Ｉ ｇ ｔ Ｍａ ｈ ｎ ｒ ｒ ｏ ｃ ｉｅ ｙ
压 力旋 转 喷 嘴静 电喷雾 雾 滴 粒径 分 布 试 验
喷雾技术 在农 药 喷洒 、 业喷涂 、 雾除尘 及 喷 工 喷 雾 冷却 等许 多领域 得 到 了应 用… 。在 某些 领 域 ， 尤
在喷嘴结构 、 喷嘴高度 、 荷电方式以及设备已经确定 的情况下 ， 如何确定一个最佳工作条件 ， 使喷嘴在尽
可能节省原料及能源的同时达到最好的雾滴粒径分
更 均 匀。通过 对不 同条件 下试 验数据 的分 析 比较 ， 现 这 ３个条 件 对 雾 滴粒 径 分布 的 影 响存在 相 发 关性 ， 中静 电 电压 的影 响相对较 大。 其 关键 词 ：压 力旋 转喷嘴 ；静 电 ；喷 雾 ； 径分 布 粒 中图分类 号 ：０ ５ ３１ 文献 标识 码 ：Ａ 文章 编号 ： ０ ５— ２ ４ ２０ ）２— ０５— ４ １０ ６５ （０７ ０ ０４ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｔ ｄ ｈ ｒ ｓ ｕ ｅ ｓ ｉｌｎ ｚ ｌ ｔｍｉａｉ ｎ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ，ｔ ｅ ｐ ｒｉｌ ｉｍｅ ｅ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｏ ｓｕ ｙ ｔ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ —ｗ ｒ ｏ ｚｅ ｓ ａ ｏ ｚ ｔ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｏ ｉ ｃ ｈ ａｔｃｅ ｄａ ｔｒ ｄ ｓｒ ｕ ｉｎ ｌ ｎ ｘｓ ｏ ｅ ｎ ｚ ｅｈ ｖ ｅ ｎ ｍｅ ｓ ｒ ｄ ｂ ｉｔ ｂ ｔ ｓａｏ ｇ ａ ｉ ｆｔ ｏ ｚ ａ ｅ ｂ ｅ ａ ｕ ｅ ｙｉ ｉ ｏ ｈ ｌ ｍｍｅ ｇｎ ．Ｔ ｒ ｅ ａｔｒ ｂ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ａ ｒ ｉ ｇ ｈ ｅ ｌ ａ ｌ ｘ ｅ ｉ ｅ ｍｅ ｔｌ — ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓｗ ｒ ｈ ｓ ｎ： ｉ ｕ ｄ ｐ ｅ ｓ ｒ ，ｆ ｘ ａ ｄ ｅ ｅ ｔ ｓ ｔ ｏｔｇ ．Ｔ ｅｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ａ ， ａ ｔｒ ｅ ｅ ｃ ｏ ｅ ｌ ｉ ｒ ｓｕ ｅ ｌ ｎ ｌｃ ｒ ｔ ｉ ｖ ｌ ｅ ｈ ｘ ｅ ｉ ｔｌｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ｔ ｑ ｕ ｏ ａ ｃ ａ ｍｅ ｓ ｈ ｗｉ ｈ ｎ ｒａ ｅ ｏ ｒ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｔｅ ｄ ａ ｔ ｒ ｏ ｅ ｄ ｐ ｅｓ ｗ ｌ ａｌｄ ｃ ｅ ｓ ． Ｉ ｉ ｆｕ ｄ ｔ ａ ｈ ｔ ｔ ｅ ｉ ｃ ｓ ｆｔｅ ａａ ｔｒ ｈ ｉｍｅｅ ｆ ｔ ｒ ｌ ｔ ｉ ｌ ｅ ｒ ａ ｅ ｔ ｓ ｏ ｎ ｈ ｔｔ ｅ ｈ ｅ ｈ ｓ ｈ ｏ ｌ ｔ ｒ ｅ ｐ ｒ ｍｅｅ ａ ｎ ｌ ｅ ｃ ａ ｈ ｏｈ ｒ ｏ ｈ ｉｔ ｂ ｔ ｎ ｏ ｅ ｌ ｕ ｄ ｐ ｒ ｃｅ ｎ ｈ ｌ ｃｒ ｓａｉ ｈ ｅ ａ ａ ｔｒ ｃ ｎ ｉｆｕ ｎ ｅ ｅ ｃ ｔ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｓｒ ｕｉ ｆｔ ｉ ｉ ａ ｔ ｌ ｓ ａ ｄ ｔｅ ｅ ｅ ｔｏ ｔｔ ｓ ｉ ｏ ｈ ｑ ｉ ｃ ｖ ｌ ｇ ａ ｈ ｉｇ ｓ ｅ ｅ ｔ ｏｔ ｅ ｈ ｓ ｔｅ ｂ ｇ ｅ ｔ ｆ ｃ ． ａ Ｋｅ ｒ ｓ：ｐ ｅ ｓ ｒ —ｗ ｒ ｎ ｚｌ ｙ ｗｏ ｄ ｒ ｓｕ ｅ ｓ ｉ ｏ ｚ ｌ ｅ；ｅｅ ｔｏ ｔｔ ；ｓ ｒｙ；ｐ ｒｉｌ ｉｔ ｂ ｔ ｇ ｌ ｃｒ ｓａｉ ｃ ｐａ ａｔｃｅ ｄ ｓｒ ｕ ｉ ｉ ｎ
常用微喷头形式汇总
常用微喷头形式汇总
按照工作原理，常用微喷头有射流式、离心式、折射式和缝隙式四种。
射流式有运动部件，又称旋转式喷头，后三种又称固定式微喷头。
(1)折射式微喷头：压力水从孔口喷出并碰到孔顶部扩射时，水流受阻折射并形成薄水层后向四周射出，在空气阻力和内部形成涡流被粉碎，形成水滴洒落在地面进行灌溉，其工作压力通常为100-350 KPa，射程为1-7m，流量为30-250 l/小时。
其优点是结构简单，没有运动部件，工作可靠，价格便宜，适用于果园、苗圃、温室、花卉等的灌溉。
(2)射流式喷头：是通过曲线型的导流槽使水流以一定的仰角向外喷水，利用水流的反作用，使摇臂带着水作快速旋转，使水分均匀的洒在地面上。
其工作压力一般为1000-1500KPa，喷洒半径为1.5 -7m，流量为45-2501/小时。
适用于果树、温室、苗圃和城市园林绿化的灌溉，特别适合于全面喷洒灌溉与密植作物、透水性较强的沙土和透水性弱的粘土等。
(3)离心式微喷头：是水流从切线方向进入离心室，绕垂直轴旋转后，从离心室中心射出，在空气阻力作用下粉碎成水滴洒灌在微喷头四周。
这种微喷头的特点是工作压力低，雾化程度高。
(4)缝隙式微喷头：水流经缝隙喷出，在空气阻力下粉碎散成水滴。
同滴头类似，微喷头的性能主要是工作压力、额定流量、射程等。
折射微滴喷头技术参数
折射微滴喷头技术参数折射微滴喷头是一种应用于微小颗粒或微液滴的喷射技术，其参数对于喷射效果和实验结果具有至关重要的影响。
在进行实验设计和数据分析时，了解和控制折射微滴喷头技术参数是必不可少的。
本文将详细讨论折射微滴喷头技术参数的重要性及其影响因素。
折射微滴喷头的喷射速度是一个关键参数。
喷射速度直接影响着微滴的大小和形状，进而影响实验结果的准确性。
通过调整喷头的压力和流速，可以控制喷射速度，从而实现对微滴大小的精确控制。
在实验中，喷射速度的稳定性和精度对于获得可靠的数据至关重要。
喷头的喷射角度也是一个重要的技术参数。
喷射角度决定了微滴的喷射方向和覆盖范围。
通过调整喷头的角度，可以实现对样品表面的均匀喷洒，确保实验的可重复性和准确性。
同时，喷头角度的选择还可以影响微滴的飞行轨迹和沉积位置，对于特定应用场景具有重要意义。
喷头的喷嘴直径也是一个需要重点考虑的技术参数。
喷头的喷嘴直径直接影响着微滴的大小和分布。
较小直径的喷嘴可以产生更小的微滴，适用于需要高分辨率的实验；而较大直径的喷嘴则可以提高喷射速度和覆盖范围，适用于大面积喷洒。
在实验设计中，需要根据具体需求选择合适的喷嘴直径，以达到最佳的实验效果。
喷头的材料和表面处理也会对喷射效果产生影响。
一些特殊材料的喷头可以降低微滴的表面张力，使得微滴更容易附着在样品表面；而经过特殊处理的喷头表面可以减少微滴的飞溅和堆积现象，提高喷洒的精度和稳定性。
因此，在选择喷头时，除了考虑技术参数外，还需要关注喷头的材料和表面特性。
折射微滴喷头技术参数是影响喷射效果和实验结果的关键因素。
在实验设计和数据分析中，科研人员需要充分了解和控制喷头的喷射速度、喷射角度、喷嘴直径以及材料和表面处理等参数，以确保实验的准确性和可重复性。
通过合理选择和调整技术参数，可以实现对微滴喷射过程的精确控制，为科研工作的顺利进行提供有力支持。
雾化喷嘴的工作原理
雾化喷嘴的工作原理-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除雾化喷嘴的工作原理(总2页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除雾化喷嘴的工作原理对液态工作介质的雾化原理研究往往滞后于喷嘴雾化技术应用它是为了改进和完善雾化技术而慢慢开展起来的20世纪30年代才开始对液体雾化机理进行研究目前还在研究之中至今对有些雾化方式的机理也还研究的不够透彻下面介绍目前人们对几种主要雾化方式的一般工作原理说明：一、压力雾化喷嘴当液体在高压的作用下，以很高的速度喷射出喷嘴进入到静止或低速气流中，由于喷嘴内部流道结构不同，其雾化过程也不同下面介绍不同结构作用下的压力雾化喷嘴。
1直射喷头雾化过程液体经过加压后获得较大的动能，经过小孔后液体将以很大的速度喷射出去，在液体表面张力、粘性及空气阻力相互作用下，液体由滴落、平滑流、波状流向喷雾流逐渐转变。
2离心喷头液膜射流雾化过程在液体压力较低的情况下，液体所获得的速度很小，这时主要是液体表面张力和惯性力起作用，虽然液体的表面张力比惯性力大，使液膜收缩成液泡，但在气动力作用下仍破碎成大液，滴随着压力增大，喷射速度增加，液膜在惯性力作用下而变得很不稳定，破碎成丝或带状，与空气相对运动产生强烈的振动，液体自身的表面张力及粘性力的作用逐渐减弱，液膜长度变短、形状发生扭曲，在气动力的作用下破碎为小液滴，在更高的压力作用下液体射流速度更大，液膜离开喷口即被雾化。
在研究离心式喷嘴雾化过程中，发现液体的表面张力越小，则液膜越容易发生破碎形成小丝、带，最后形成更细小的液滴，液体的粘性对液滴破碎起到阻碍的作用，液体的粘稠度越高液体，越不容易雾化成小液滴，只能形成丝甚至是片状或块状，同时我们发现液体的粘性对液体在旋流室的旋流张度也会产生一定的影响，当粘度低时，旋流室的内部结构在切向和径向两个方向上给液体的作用力增大，使液滴的雾化质量变好，在雾化中期表面张力起主要作用，即影响液膜分裂而在雾化后期粘性力、表面张力、油滴惯性力和空气阻力相互作用，是液滴进一步分裂。
旋转式喷头射程的试验研究及计算公式
旋转式喷头射程的试验研究及计算公式干浙民杨生华【摘要】在PY2型系列喷头射程试验的基础上用曲线拟合方法，得出了旋转式喷头射程公式。
用该公式计算的射程具有较高的精度并可广泛适用于其他类型的喷头。
依据该公式进行喷灌系统规划设计，可节约能源和设备投资，能满足作物对喷灌的技术要求，可显著提高经济效益。
叙词：喷头射程公式前言喷头是喷灌系统中的喷洒设备，其中用得最多的是旋转式喷头。
喷头的射程是重要的性能指标之一，它决定了湿润面积的大小和喷灌强度，并在喷灌系统规划设计中确定最优的喷头间距和管道间距，从而在保证合理均匀度情况下尽可能降低设备成本和能源消耗。
因此，求得精确的喷头射程公式将有助于实现最佳经济效益。
从20年代开始，国内外学者就不断提出旋转式喷头射程公式，不下二三十个。
由于喷射的水流运动具有复杂性，从理论上推导是很困难的。
因此，只能基于试验，得出经验公式。
前人公式中的绝大多数虽然也是根据试验数据得出的，但由于条件的限制，试验数据本身就不够正确，因而得出的射程公式与实际情况出入较大或仅适用于某一范围。
江苏理工大学建有世界上最大的圆形喷灌试验大厅，具有作全圆径向布置的标准量雨筒和先进的测试仪表，可得到比较可靠的试验数据，由这些试验数据拟合成的射程公式，更符合实际情况。
1 射程试验结果影响喷头射程的因素有工作压力、喷嘴直径、喷射仰角、风力、粉碎机构、旋转速度等。
由于无风时的射程是计算各种风力、风向情况下射程的基础，是我们所要求的，所以风力影响可忽略；粉碎机构是为了提高雾化而采取的特殊措施；至于喷头旋转速度，一般对于中射程喷头旋转一周为1～3 min，远射程喷头旋转一周为3～5 min。
因此，喷头射程R主要与工作压力hp、喷嘴直径d、喷射仰角α有关，它们的函数关系是R=f(α，hp，d)我们采用与前人常用的经验公式相同的形式作为数学模型，即：R＝f（α）*hρp *d r。
当喷头仰角α一定时，上式变为：R=ξ*h mp*d n。
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（ 2）
射流方向径向布置， 测试区域从距离喷嘴 1 m 处到 水滴洒落的射程范围内， 以 1 m 间距测定各测点位 置处的水滴直径和速度， 试验布置见图 2 。2DVD 广 泛应用于降雨水滴和降雪等测试中， 喷灌水滴测试 与降雨等天气测试不同， 为确保测试精度， 分析发现 2DVD 测试原理与 LPM（ Laser precipitation monitor） 、 OPS （ Optical spectropluviometer ） 等 激 光 测 试 法 相 ［24 － 25 ］ ， 似 借鉴激光法测试喷头水滴直径试验方案， 测试时通过对 2DVD 原始测试数据实时监控， 保证 各测点位置处不少于 10 000 个测试水滴， 各工作压 力试验重复 3 次。2DVD 测试水滴直径原理详见文 21 ］ 。 献［
［4 ］
指出动能强度的变化规律与喷头的类型密切相关 。 近年来国内喷灌机需求量快速增长， 旋转折射 式喷头越来越多地应用于实际工程中
［10 ］
。
。 本文以
发现土壤入 以粉砂壤土为研究对象，
［5 ］
渗能力随着喷灌强度、 单位体积动能和动能强度的 增加而减小。 Kohl 等 以喷嘴直径为 3. 97 mm 的 摇臂式喷头为研究对象， 对多个工作压力下的喷灌 强度和水滴粒径进行测试， 计算了喷头射程方向上 的单位体积动能， 发现单位体积水滴动能随着压力 的减小而增大。 李久生
2 ［8 ， 26 ］ ［7 － 8 ， 26 ］
进行。 水滴粒径与速度测试
1. 1. 2
应用奥地利 Gratz 应用系统研究机构研制的视 dimensional video disdrometer， 频 雨 滴 谱 仪 （ Two2DVD 测 2DVD） 对水滴粒径与速度进行测试［17 － 21］， 量区域为 100 mm × 100 mm， 测定雨滴的最小直径为
利用面粉法测得圆形和
方形喷嘴的水滴分布， 用水滴运动方程确定水滴落 地时的速度， 计算了单位质量水滴沿射程方向不同 位置处的动能， 分析了喷嘴形状对喷洒水滴动能分 布的影响。 刘海军等
［7 ］
1
1. 1
材料与方法
试验方法 试验在西北农林科技大学中国旱区节水农业研
分析总结了喷灌动能的计
0701 修回日期： 20140808 收稿日期： 2014* “十二五” 1 ） 和教育部、 国家科技支撑计划资助项目 （ 2011BAD29B02 ） 、 国家工程技术研究中心再建资助项目 （ 2011FU125Z27国家外国 “ 111 ” （ B12007 ） 专家局 计划资助项目 Email： pennygxh@ 163． com 作者简介： 巩兴晖， 博士生， 主要从事节水灌溉理论与技术研究， ： ， ， ， Email： dlzhu@ 126． com 通讯作者 朱德兰 教授 博士生导师 主要从事节水灌溉理论与技术研究，
引言
喷灌是以单个水滴的形式洒落到土壤表面， 水 滴落地时具有动能会对土壤造成打击， 造成土壤表 面压实， 土壤团聚体离散， 形成的细小土壤颗粒堵塞 土壤表层毛孔， 致使孔隙率降低， 进而降低入渗率， 形成地表径流
［1 － 3 ］
算方法， 并提出了减小水滴打击地面动能， 改善土壤 结构，增 加 土 壤 的 入 渗 水 量 的 措 施。 Yan 等
图2 Fig． 2 水滴直径测试试验布置
Experimental setup for drop characterization
1. 2 1. 2. 1
计算方法 单个水滴动能
喷灌是以单个水滴的形式降落到地面， 水滴降 落到土壤表面时具有一定的速度， 必然具有一定的
图1 Fig． 1 Nelson Ｒ3000 型喷头及绿色喷盘 Nelson Ｒ3000 sprinkler with green plates used in investigation
［8 ］
以
Nelson D3000 型单喷头为研究对象， 探讨了不同动 能强度对地表径流、 土壤结皮等的影响， 指出动能强 度能够很好地评估水滴打击对土壤的影响。 King 等
［9 ］
对喷灌机中常用喷头的动能强度进行了试验 ，
。
［4 － 10 ］
国内外学者研究发现， 喷洒水滴打击土壤表面 时的 动 能 与 地 表 径 流 的 产 生 有 密 切 关 系 Thompson 等
水滴 动能 1 2 3 4 距喷头中心点距离 /m 5 6 7 7. 45 × 10 － 6 1. 86 × 10 － 5 2. 36 × 10 － 5 5. 26 × 10 － 5 1. 49 × 10 － 4 2. 16 × 10 － 4 8. 74 × 10 － 4 9. 48 × 10 － 3 5. 70 × 10 － 8 1. 72 × 10 － 7 9. 49 × 10 － 7 5. 09 × 10 － 6 1. 65 × 10 － 5 2. 06 × 10 － 5 8. 76 × 10 － 5 9. 67 × 10 － 4 7. 05 × 10 － 6 1. 68 × 10 － 5 2. 20 × 10 － 5 5. 01 × 10 － 5 1. 36 × 10 － 4 2. 05 × 10 － 4 3. 49 × 10 － 4 3. 86 × 10 － 3 8. 88 × 10 － 3 6. 00 × 10 － 8 1. 43 × 10 － 7 1. 15 × 10 － 6 4. 34 × 10 － 6 1. 38 × 10 － 5 1. 89 × 10 － 5 3. 33 × 10 － 5 7. 63 × 10 － 5 1. 51 × 10 － 3 6. 86 × 10 － 6 1. 45 × 10 － 5 1. 75 × 10 － 5 3. 13 × 10 － 5 1. 10 × 10 － 4 1. 12 × 10 － 4 1. 46 × 10 － 4 9. 71 × 10 － 4 2. 40 × 10 － 3 6. 38 × 10 － 3 5. 30 × 10 － 8 4. 10 × 10 － 8 3. 57 × 10 － 7 1. 49 × 10 － 6 3. 81 × 10 － 6 4. 16 × 10 － 6 1. 13 × 10 － 5 4. 54 × 10 － 5 2. 62 × 10 － 4 1. 20 × 10 － 3
［6 ］
国内圆形和平移式喷灌机中广泛应用 Nelson Ｒ3000 4 流道） 为研究对象， 型旋转折射式喷头（ 绿色喷盘， 150 和 应用 三 维 视 频 雨 滴 谱 仪 测 试 其 在 100 、 200kPa 工作压力下的水滴粒径与速度沿射程的分 布， 计算单个水滴动能、 单位体积水滴动和动能强 度， 探讨单个水滴动能与水滴直径关系 、 单位体积水 滴动能及动能强度沿射程方向的变化规律 。
［16 ］
J — —单个水滴动能， K ed — d— — —水滴直径， m — —水的密度， kg / m ρw — v— — —水滴速度， m /s
3
1. 2. 2
单位体积水滴动能
单位体积水滴动能是喷灌整个过程中， 至喷头 不同距离测点处单个水滴动能总和与总体积的比 值， 研究表明喷灌的单位体积水滴动能对土壤入渗 有较大影响， 其计算公式为 n 1 3 2 πd i ρ w v i ∑ 12 i =1 K ev = n 1 1 000 ∑ πd3 i i =1 6 式中 1. 2. 3 K ev — — —水滴单位体积动能， J/L i— — —各测点测试水滴系列中的个数 动能强度 喷灌喷头动能强度的大小取决于喷洒水滴的粒 径、 速度以及喷灌强度， 表示的是单位时间测点喷洒 区域内的动能大小。动能强度分布能够较好地反映 喷灌系统中降水的能量分布， 对研究喷灌过程中地 表径流和土壤侵蚀效果较好， 其计算公式为 n 1 3 2 πd i ρ w v i ∑ 12 ρj i =1 S pj = n 3 600 1 1 000 ∑ πd3 i i =1 6 式中 W/m 度，
K ed = 式中
1 3 2 πd ρ w v 12
（ 1）
管路压力由 0. 4 级精密压力表 （ 西安仪表厂 ） 读出， 流量 通 过 电 磁 流 量 计 （ EMF5000 ， 量 程 0. 289 5 ～ 28. 95 m3 / h） 测量 得 出， M 雨 量 筒 采 用 HOBO ＲG3型自记雨量筒， 雨量筒精度 1% ， 分辨率 0. 02 mm， 筒高 25. 7 cm， 内径 15. 2 cm， 外径 17 cm。 雨量筒采 用径向布置， 雨量筒间距为 1 m， 各工作压力下在稳 定运转 10 min 后开始数据测量， 测量时间为 1 h。 ［15 ］ GB / T 22999 — 试验 参 照 GB / T 19795. 2 —2005 、 2008
2 0 1 4 年 12 月 1298． 2014． 12． 007 doi： 10． 6041 / j． issn． 1000-
农 业 机 械 学 报
第 45 卷 第 12 期
旋转折射式喷头动能分布规律试验
巩兴晖
1
*
朱德兰
1， 2
张
林
2， 3
张以升
1
杨
雯
1
葛茂生
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（ 1． 西北农林科技大学水利与建筑工程学院 ，陕西杨凌 712100 ； 2． 西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院 ，陕西杨凌 712100 ； 3． 西北农林科技大学水土保持研究所 ，陕西杨凌 712100 ） 4 流道 ） 为研究对象， 摘要： 以圆形及平移式喷灌机常用的 Nelson Ｒ3000 型旋转折射式喷头（ 绿色喷盘， 应用 2DVD 150 和 200 kPa 工作压力下的水滴粒径和速度 ， 测试 100 、 计算并分析了水滴直径与单个水滴动能之间的关系 ， 单位 体积水滴动能和动能强度沿射程的变化趋势 。结果表明： 单个水滴动能与水滴直径的 3. 65 次方呈正比关系， 随着 至喷头距离的增加， 测点单个水滴动能最大值 、 最小值及平均值增大； 距喷头相同测点处， 测点单个水滴动能最大 值和平均值随着压力的增加而减小 ； 单位体积水滴动能随着至喷头距离的增加呈指数关系增大 ； 距喷头相同测点 3个 处， 单位体积水滴动能随工作压力的增大而减小 ， 并随着至喷头距离的增大差异增大 ； 距喷头 0 ～ 6 m 范围内，