[發明專利]一種變轉速噴頭外流場水滴累積頻率的計算方法及其改進方法

有效

• 申請號: 201610013148.8
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105678079B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 劉俊萍;鮑亞
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及節水灌溉噴灌系統中噴頭外流場水滴累積頻率的計算方法及其改進方法。

背景技術

噴頭是噴灌系統的關鍵部件之一，與搖臂式噴頭，全射流噴頭等傳統噴頭相比，變轉速噴頭具有更好的均勻性、較低噴灌強度，能廣泛應用于果樹苗木等經濟作物、蔬菜花果等灌溉。變轉速噴頭外流場水滴分布特性是評價噴灌質量的重要指標之一，直接影響作物的品質。研究噴灑水滴分布有助于研究水量分布規律、打擊動能、灌水效率，水射流的受風影響程度。同時對水土保持的研究也有一定的理論價值和實際意義。而水滴累積頻率是反映外流場水滴分布特性的重要指標之一?，F有的水滴累積頻率公式在大噴嘴下誤差較大，不能準確地反映出噴頭外流場水滴分布情況。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種變轉速噴頭外流場水滴累積頻率公式的改進方法。本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種變轉速噴頭外流場水滴累積頻率的計算方法的改進方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)選定變轉速噴頭型號，設置噴頭的工作壓力范圍為150kPa～300kPa，噴嘴直徑范圍為3.6mm～4.8mm；定義噴嘴直徑范圍為3.6mm～4.2mm的噴嘴為直徑較小的噴嘴，噴嘴直徑范圍為4.2mm～4.8mm的噴嘴為直徑較大的噴嘴；模擬設置所述噴頭的工作環境；

(2)在選定的變轉速噴頭上安裝一種直徑較小的噴嘴，在噴頭的工作壓力范圍內的三種工作壓力下，做三次噴頭外流場水滴分布試驗；每次試驗中，在距噴頭徑向方向每1m處放置激光雨滴譜儀，記錄下距噴頭1m，2m，…，Nm處的某一直徑的水滴數目，然后疊加所有測量點處同一直徑的水滴數目，之后計算小于等于某一水滴直徑的所有測量點的所有水滴累積數目，最后計算小于某一直徑的水滴占所有水滴的百分比，即水滴累積頻率；

(3)將步驟(2)中數據以水滴直徑大小為自變量，水滴累積頻率為因變量，擬合水滴累積頻率公式，得水滴累積頻率計算公式(1)：

式中：D為水滴直徑；P_v為水滴累積頻率；D₅₀為中數水滴直徑，n為無量綱參數，λ為經驗參數；

(4)在選定的變轉速噴頭上安裝一種直徑較大的噴嘴，設定噴頭的工作壓力范圍內的某一工作壓力，在距噴頭徑向方向每1m處放置激光雨滴譜儀，記錄下距噴頭不同距離時不同直徑水滴的數目，然后疊加同一直徑水滴的數目，之后計算小于等于某一水滴直徑的所有測量點的所有水滴累積數目，最后計算小于某一直徑的水滴占所有水滴的百分比，即水滴累積頻率；

(5)將步驟(4)中數據，以水滴直徑大小為自變量，水滴累積頻率為因變量，對于直徑小于等于D₅₀的水滴累積頻率和直徑大于等于D₅₀的水滴累積頻率分段擬合，得到水滴累積頻率公式(2)：

式中：θ為水滴累積頻率，D為水滴直徑，D₅₀為中數水滴直徑，Pv為比D小的水滴占所有水滴的百分比，P_m為經驗參數。

一種變轉速噴頭外流場水滴累積頻率的計算方法，其特征在于，

對于噴嘴直徑為3.6mm～4.2mm的噴嘴，水滴累積頻率為：

式(1)中：

D為水滴直徑；

P_v為水滴累積頻率，即直徑比D小的水滴占所有水滴的百分比；

D₅₀為中數水滴直徑，

n為無量綱參數，

λ為經驗參數；

對于噴嘴直徑為4.2mm～4.8mm的噴嘴，水滴累積頻率為：

式(2)中：

θ為水滴累積頻率，

D為水滴直徑；

P_v為水滴累積頻率，即直徑比D小的水滴占所有水滴的百分比；

D₅₀為中數水滴直徑，

P_m為經驗參數。

進一步地，P_m取值范圍為0.1～0.8。

進一步地，所述噴頭的工作壓力范圍為150kPa～300kPa。