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.

缓解奶牛热应激的喷淋水滴特性试验

夏季高温造成奶牛热应激,物理降温以蒸发散热缓解奶牛高温,其中喷淋降温系统是我国常用的降温方法。利用激光雨滴谱仪(LPM)对6种不同标准扇形喷嘴(9010、9030、9060、9080、90100、90120)在0.15、0.20、0.25 MPa工作压力下进行了测试,计算分析了6种喷嘴在不同工作压力下水滴粒径的分布,研究了水滴粒径与喷淋流量、单个水滴动能、喷淋强度的关系。结果表明:水滴粒径分布呈正态分布模型,不同工作压力(0.15、0.20、0.25 MPa),所测6种不同型号的喷嘴水滴平均粒径为0.475~1.210 mm;水滴粒径与喷淋流量呈线性关系(R2>0.96);9010、9030型号喷嘴在小水滴粒径0.125~0.250 mm范围内占有10%~20%的比例,易雾化飘移,不适合奶牛蒸发降温;不同工作压力下单个水滴动能随水滴粒径的增大而增大,呈幂函数关系(R2>0.96);喷嘴的平均喷淋强度和水滴平均粒径呈指数关系(R^2>0.96),平均喷淋强度均大于72 mm/h。试验得出水滴平均粒径0.801 mm(9060)、0.914 mm(9080)、1.047 mm(90100)、1.210 mm(90120)将仿真奶牛从39.3℃降温至37℃所用时间平均值为85、75、48、30 s。

动态水压下非旋转式折射喷头水力特性

为解决非旋转式折射喷头水量分布集中，打击动能较大的问题，构建了动态水压喷灌测试平台。选择Nelson D3000型喷头为研究对象，施加以三角函数型动态变化的水压，对喷头的径向水量分布与能量分布进行测试，并与恒压条件下的水量和能量分布进行对比。结果表明：构建的动态水压测试平台能够满足对动态供水压力的要求，施加了动态水压的NelsonD3000型喷头径向湿润范围由恒压时的0．85～1．36m增加到2．55～4．42m，喷灌强度最大值降低67．6％～78．4％，能量通量密度最大值降低52．9％～71．6％，说明采用动态水压供水可以有效地改善Nelson D3000型喷头的径向水量分布和能量分布。

固定式太阳能喷灌系统喷洒水滴动能分布的研究

【目的】提高太阳能喷灌系统水力性能的稳定性和能量转换效率。【方法】采用激光雨滴谱仪测量技术,对225.7~1145 W/m^(2)之间不同光照强度下的固定式太阳能喷灌系统水力特性参数进行试验研究,分析了单个水滴动能、单位体积水滴动能及动能强度等参数的分布规律,并提出了系统能量转换效率的测量及计算方法。【结果】光照强度对单个水滴动能影响主要集中在距离较近处的直径1 mm以下的小水滴;单位体积水滴动能随光照强度的增大先增大后减小并趋于稳定,其径向分布与建立的四次多项式模型拟合较好;动能强度随径向距离的增大而增大,在射程末端迅速减为0,光照强度为300.8~1018.8 W/m^(2)时波动幅度较小;太阳能喷灌系统能量转换效率在24.59%~37.21%之间波动,光照强度为225.7~416 W/m^(2)时,系统能量强度转换效率较高,稳定在36%左右。【结论】在光照强度为300.8~416W/m^(2)时,动能强度波动幅度最小,能量分布更均匀,能量转换效率更高。

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。

水力喷射空气旋流器中射——旋流耦合流场的模拟分析

水力喷射空气旋流器(WSA)是一种新型高效的气液传质设备。本文采用雷诺应力模型和VOF模型对水力喷射空气旋流器内耦合场的流场分布进行了三维数值模拟研究。模拟研究结果表明,随着气速的增加,耦合场的速度分布的对称性不断减弱,且湍动能的均值沿竖直方向的衰减速率变大。其中轴向速度沿径向分布出现的最大值发生由靠近WSA的器壁附近向中心排气管附近转移的现象;径向速度在耦合场中部达到最大值;切向速度沿径向分布,普遍出现2个在WSA器壁附近和中心排气管附近的极值区域。研究结果可为对WSA的深入认识提供参考。

玉米冠层对喷灌水力性能影响的研究进展

喷灌水力性能是评价喷灌系统设计与应用效果的重要依据,一般包括喷灌强度,喷灌均匀度和打击强度等指标。玉米冠层作为喷灌水滴抵达地面之前的屏障,对各喷灌水力性能指标均会产生影响。文章对玉米冠层对喷灌水力性能影响方面的研究现状进行了总结归纳,从玉米冠层对喷灌水量再分配、喷灌水量分布和喷灌打击强度的影响等角度进行了梳理分析,并针对研究薄弱环节提出建议:加强对玉米冠下喷灌水滴动能分布时空变异特征的定量描述,明晰玉米冠层结构参数对冠下水滴动能分布影响机制,实现对玉米冠下喷灌水滴动能分布的优化调控。以期进一步提升喷灌水力性能,为喷头优化设计与选型和喷灌系统的田间管理开拓新思路。

轴承腔油滴含率及油滴相与空气能量传递分析

为了改善迄今轴承腔油滴运动分析未包含油滴与空气热量传递以及油滴相/空气介质均相处理中油滴含率确定方式不够准确的不足,借助单个油滴运动分析和油滴尺寸分布提出了轴承腔油滴含率及油滴相与空气能量传递分析方法。首先在考虑单个油滴与空气对流换热条件下,将油滴能量方程嵌入运动方程,并同步离散求解油滴运动方程和能量方程,实现了单个油滴运动速度和温度的联立求解,通过与试验结果对比证明考虑温度效应有助于提升油滴速度计算的准确性;然后确定了轴承腔油滴尺寸分布,并离散油滴尺寸分布范围以及轴承腔流场空间,进行油滴运动分析确定了轴承腔不同径向位置处油滴的体积和质量含率及油滴相与空气的动能和热能传递量。构建了圆盘腔油滴含率试验台,开展了油滴体积含率的试验测量,理论计算值与试验值较为吻合,验证了轴承腔油滴含率分析方法的有效性。