旋转式喷头射程的试验研究及计算公.doc

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1、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

2、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

3、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1～3min，远射程喷头旋转一周为3～5min。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*dr。当喷头仰角α一定时，上式变为：R=ξ*hmp*dn。　　对于一组给定的喷

4、头，α、hp、d已确定，因此，ξ、m、n这3个未知数只要求解由试验数据给出的3个以上方程式即可得到。试验次数越多，给出的方程式就越多，误差也越小。因此，对每一喷头选取3个工作压力。考虑到试验装置的最大容量，只对10PY2、15PY2、20PY2喷头的射程进行测定，试验结果见表1。表1　喷头射程试验结果10PY215PY220PY2喷射仰角/(°)喷嘴直径/mm工作压力/MPa射程/m喷射仰角/(°)喷嘴直径/mm工作压力/MPa射程/m喷射仰角/(°)喷嘴直径/mm工作压力/MPa射程/m74.00.209.5474.50.2010.4179.00.2513

5、.9474.00.2510.3374.50.3012.4779.00.3515.6674.00.3511.9074.50.4013.3579.00.4516.78154.00.2010.89155.50.2013.80156.50.2515.80154.00.2511.42155.50.3014.94156.50.3517.28154.00.3512.03155.50.4015.66156.50.4519.1922.54.00.2013.3922.55.00.2015.1122.57.00.2518.0322.54.00.2513.8422.55.00.30

6、16.0122.57.00.3519.1322.54.00.3514.8322.55.00.4016.4222.57.00.4520.02305.00.2013.89306.00.2015.99307.00.2518.85305.00.2514.15306.00.3016.80307.00.3519.05305.00.3514.92306.00.4017.41307.00.4520.51表2　ξ、m、n值角度/(°)ξmn711.460.3690.319155.610.2250.73422.58.630.1400.476304.320.1280.8442喷头

7、射程公式　　用最小二乘法，数据由计算机处理，得到回归系数，于是得旋转式喷头射程公式　　　　　R=ξ*hmp*dn式中　R——喷头射程，m　　h-p——工作压力，MPa　　　d——喷嘴直径，mm　　　ξ、m、n值见表2。3公式的精度及适用性3.1本文公式计算值与实测值的相对误差　　本文公式是按曲线拟合而得的统一的计算公式，它的计算结果必然与实测值有一定的误差，表3列出了射程的实测值与计算值的相对误差。表3　射程的实测值与计算值比较实测值/m9.5410.3311.9010.8911.4212.0313.3913.8414.8313.8914.1514.92计

8、算值/m9.8110.6512.0610.7811.