全射流喷头结构参数正交试验

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1、第25卷第4期农业工程学报Vol.25No.42009年4月TransactionsoftheCSAEApr.2009103全射流喷头结构参数正交试验朱兴业，袁寿其，李红（江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江212013）摘要：为进一步掌握全射流喷头的设计方法，本文初步提出全射流喷头设计方法。采用四因素三水平的正交试验，得出喷头最佳结构参数值。影响步进频率主次顺序为收缩角、取水孔角度、位差和作用区，影响步进角度主次顺序为位差、收缩角、取水孔角度和作用区。系列喷头重要结构参数中，基圆孔大小由喷头型

2、号决定，补气孔和入水孔设计方法相同，收缩角选取14，取水孔角度选取30，二次曲线方程回归分析得出位差与喷头基圆孔函数关系式，作用区与喷头基圆孔函数关系式。关键词：全射流喷头，结构优化，机械设计，正交试验+中图分类号：S277.94文献标识码：A文章编号：1002-6819(2009)-4-0103-05朱兴业，袁寿其，李红.全射流喷头结构参数正交试验[J].农业工程学报，2009，25(4)：103－107.ZhuXingye,YuanShouqi,LiHong.Orthogonaltestf

3、orthestructureparametersofcompletefluidicsprinkler[J].TransactionsoftheCSAE,2009,25(4)：103－107.(inChinesewithEnglishabstract)喷体内部，起到防止喷头漏水的效果。换向机构位于喷0引言体中部，经反向塑料管与反向补气嘴相连，限位环位于[1]全射流喷头是基于科恩达效应的中国原创节水喷换向机构两侧，起到控制换向机构旋转角度的效果。头，利用水流附壁效应改变射流方向，主要靠射流在元[2]

4、件内附壁产生推力，使喷头正转或反转。国内众多学者从结构的角度对全射流喷头进行了大量的研究，成都理[3]工大学TangFM等人提出了步进旋转式射流喷头，黄志[4]斌等人提出了自反馈式射流喷头的结构设计，朱兴业、[5-7]袁寿其等人提出了全射流喷头的工作原理，并对其水力特性进行了初步研究。喷头重要性能指标包括射程、喷洒均匀性等，已有[8-11]大量学者进行过此方面研究。对于旋转式喷头，在工作过程中，旋转运动时步进频率和步进角度都是影响喷图1全射流喷头总装头工作稳定性的重要性能指标。有必要对全射流喷头结

5、Fig.1Wholeassemblyofthecompletefluidicsprinkler构参数因素对步进频率和步进角度的影响规律进行深入研究，并获得各因素影响的主次顺序。为了保证全射流射流元件体中利用水流附壁效应，连接取水孔和入喷头的射程和一定的步进推力，喷头正转时需要低频率水孔导管内信号水的截取及流动，使主射流某一侧间断的步进转动，结构参数尺寸的设计决定了步进频率，确性形成低压旋涡区，反向补气嘴开启及关闭使主射流另定附壁作用效果和步进推动力的大小。结构参数理论方一侧高低压间切换，从而使主射

6、流左右两端形成压差，面目前处于初步研究阶段，尚不够深入，还没有一套完实现水流的附壁，完成喷头的直射、步进和反向运转。整的设计方案可以遵循。本文利用正交试验法得出全射图2为射流元件体简图，射流元件体重要结构参数包括流喷头最佳结构参数，并初步总结出全射流喷头设计方收缩角α、基圆孔、补气孔、入水孔、取水孔角度β、位法，为以后射流旋转式喷头的设计提供理论依据。差H和作用区L，图中S线表示基圆孔出口位置。1重要结构参数图1为全射流喷头总装图，包括由空心轴、喷体、喷管组成的流道、转体连接座、限位环、换向机构、

7、反向塑料管、射流元件体等部分。其中旋转密封机构位于收稿日期：2008-02-27修订日期：2008-09-08基金项目：国家“863”高技术研究发展计划资助项目（2006AA100211）；江苏省科技支撑计划资助项目（BE2008381）作者简介：朱兴业（1982－），男，浙江永康人，博士生，主要从事流体机械及排灌机械研究。镇江江苏大学流体机械工程技术研究中心，212013。图2射流元件体Email：xingye488@hotmail.comFig.2Fluidicelement104农业工程学报

8、2009年[12]4射流元件的收缩角α的确定：为了保证喷嘴出口用L9（3）正交表，表2为试验方案，通过以下试验可的水流具有较小的紊流程度，喷嘴出口处的流速分布应以得出上述结构参数对步进频率和步进角度的影响规符合紊流状态下圆管均匀流动的流速分布，即沿流线方律。向的最大流速应位于圆管的轴线。为此，元件喷嘴的进表1因素水平表口段应有圆滑过渡段和出口端的直线段，以使水流经变Table1Factorstandard向、变形和收缩后达到一个调整稳定的作用。在设计过因素水平程中，收缩角过大则会导