基于2DVD的非旋转折射式喷头水滴直径分布规律

采用基于三维视频粒子测量原理的视频雨滴谱仪（Two-dimensional video disdrometer,2DVD）对喷灌机中常用的Nelson D3000型喷头在多个工作压力下水滴直径沿射程的分布进行了测量,分析了水滴直径沿射程的变化趋势及水滴速度、水滴角度与水滴直径之间的关系。结果表明：水滴直径与射程符合指数函数关系,在距离喷头相同测点处,水滴直径随工作压力的升高而减小,而射程末端的水滴直径随着压力的升高而增大;水滴速度随水滴直径增加而增大,两者呈对数关系;水滴落地时与地面夹角（简称水滴角度）随水滴直径增加呈减小趋势,水滴直径小于1.0 mm时,50、100、150和200 kPa工作压力下,与地面夹角为90°的水滴个数占总水滴数的比值分别为90.46%、84.46%、89.91%和89.15%,其余水滴与地面夹角在30°~89°之间,水滴直径在1.0~2.25 mm范围内,水滴角度随水滴直径的增加迅速减小,水滴直径大于2.25 mm时减小趋势变缓,4个工作压力下最大直径水滴落地时与地面夹角平均值为45°;工作压力对于水滴直径与速度、水滴直径与角度之间的关系影响较小。

广东地区一次飑线过程的地面雨滴谱特征分析

利用3台二维视频雨滴谱仪(2DVD)、广州S波段双偏振雷达以及C-FMCW雷达资料,分析广东地区2017年5月8日一次飑线过程不同降水部位的雨滴谱特征。根据雨强随时间变化,区分对流降水区,同时以对流降水区为分界线,将此次飑线过程划分为飑线前部、飑线中部和飑线后部。结果表明,飑线不同降水部位雨滴谱特征存在明显的差别。飑线前部,粒子谱分布变化剧烈,中小粒径的粒子居多,粒子数浓度较飑线中部偏低;飑线中部,粒子分布较分散,中等粒子比重较高,粒子数浓度最高,雨强的增加主要与雨滴数浓度有关;飑线后部,降水粒子分布较集中,且以高浓度中小粒子为主。另外,还研究了μ-Λ关系和Z-R关系。μ-Λ之间存在较好的二项式关系;不同降水部位Z-R关系差异较大,分别为Z=8.94R2.70、Z=526.98R1.22和Z=467.56R1.42。飑线不同部位雨滴谱演变特征存在一些明显差别,同时,同一部位不同空间位置也存在着一定的差异。

散水式喷头水滴特性试验研究

为了掌握散水式喷头的水力性能,探究其水滴直径、水滴速度和水滴动能的规律.采用2DVD视频雨滴谱仪对散水式喷头在2种出水口当量直径D e、5种工作压力的工况下进行水力性能试验.结果表明:D e为4.88和5.98 mm的水滴平均直径分别集中分布在0.73~1.38和0.85~1.53 mm内,说明出水口当量直径越小,水滴分布可能更集中,且水滴平均直径随着距喷头距离增大而增大,并呈指数分布.水滴速度随压力和距喷头距离增大而增大,D e为4.88 mm的水滴平均速度大于D e为5.98 mm的.在相同的工作压力下,D e为5.98 mm的喷头其单个水滴动能、单位体积动能和动能强度均大于D e为4.88 mm的.单个水滴动能和水滴平均直径呈指数关系,单位体积动能与距喷头距离呈指数分布,动能强度在距喷头距离0.1~0.6 m内波动幅度较小.

人工模拟降雨系统喷头喷洒雨滴特性测试

利用2D视频雨滴谱仪,对喷头喷洒的雨滴形状、尺寸分布、平均直径和垂直降落速度等进行准确测量,分析了喷嘴直径、工作压力对雨滴平均直径变化趋势的影响,建立了雨滴平均直径与垂直降落速度间的关系模型。结果表明：人工模拟降雨系统下喷头喷洒雨滴的直径范围在0-3 mm;在相同喷嘴直径下,随着工作压力的增大,雨滴平均直径呈下降趋势;在工作压力不变的条件下,随着喷嘴直径的增大,雨滴平均直径会随之增大;通过雨滴平均直径与垂直下落速度间的关系模型,能够较好地预测雨滴的降落速度。

OTT Parsivel^(2)激光雨滴谱仪在高分辨面雨量监测预警系统中的应用

高分辨面雨量监测预警系统中,激光雨滴谱仪与雨量雷达同步测量,对雨量雷达反射率因子进行衰减订正,解决了雨量雷达雨衰问题,提高了雨量雷达测雨精度。该文介绍OTT Parsivel2激光雨滴谱仪工作原理和系统组成,并以泉州市面雨量监测预警系统为实例,说明OTT Parsivel2激光雨滴谱仪在高分辨面雨量监测预警系统中的雨衰订正作用及系统雨量监测效果,可为同类面雨量监测预警系统建设提供参考。

监测降雨技术变革对土壤侵蚀研究的影响

雨滴对土壤颗粒有很大的打击力,薄层水流会冲刷土壤中的细小颗粒。自20世纪30年代使用数学方法进行水土流失预报以来,确定降雨和径流是水土流失预报的主要因子之一。然而,由于受降雨监测设备的限制,以前只使用雨量、降雨历时、降雨强度等参数通过数学表达式来计算降雨和径流动能,不能直接监测反映降雨动能的指标。详细叙述了降雨监测设备的发展历程,降雨监测设备由天池盆、圆罂演变化为测雨器、雨量筒、自记雨量计、视频雨滴谱系统和激光雨滴谱仪,指出其监测指标从雨量演变成降雨强度和速度等,雨滴的速度以及动能等指标能充分反映雨滴的土壤侵蚀动力,可直接应用于土壤侵蚀物理模型中。另外,视频雨滴谱系统和激光雨滴谱仪具有监测指标齐全、精度高以及性能稳定等优点,但也存在价格昂贵等缺点,这正是它们需改进的地方。

异形喷嘴喷头水滴分布特性试验研究

【目的】研究异形喷嘴水滴直径、速度及动能的分布规律。【方法】采用视频雨滴谱仪对PY15摇臂式喷头在100、150、200、250、300k Pa共5个工作压力下进行室内无风水滴分布试验。【结果】等流量喷嘴的射程:圆形>菱形>椭圆;异形喷嘴的形状系数随出口直径增加而减小,随长径比增加而增大;菱形喷嘴水滴直径沿径向增大的趋势最大。【结论】形状系数越大,相同工作压力下的末端水滴直径越小。出口直径越大,射程越远,水滴速度随直径增加的幅度越大。长径比越大,射程越近,水滴平均直径和速度越大。随水滴直径增大,椭圆形喷嘴的水滴速度增幅最小。相同位置处的单位体积水滴打击动能及增长幅度随压力增大而减小。水滴直径和水滴动能沿径向分别呈指数函数和线性函数关系,水滴速度与直径呈对数分布,3个水滴分布预测模型拟合系数都在0.9以上,可以用来模拟异形喷嘴喷头的形状系数、出口直径、长径比与水滴分布特性的关系。