垂直摇臂式喷头关键水力部件水力性能的影响.pdf

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1、垂直摇臂式喷头关键水力部件水力性能的影响InfluenceoftheKeyHydrodynamicPartsonVerticalImpactSprinklerHydraulicPerformance姓2014年6月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学

2、位论文作者签名：汤隽≯胛妒年易月匠日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生院办理。本学位论文属于不保密醋。学位论文作者签名：

3、汤辔-7指导教师签名：o孕沁≯珊中年易月f歹日沙?妒年6月f岁日江苏大学硕士学位论文摘要本课题来源于‘L卜二五”国家高科技研究发展计划(‘‘863”计划)‘精确喷灌技术与产品”(编号：2011AAl00506)。喷头是实施喷灌的关键设备，喷头的水力性能直接影响喷灌系统的质量。目前，应用最为广泛和最具有代表性的中高压喷头为垂直摇臂式喷头。但是垂直摇臂式喷头结构较复杂，生产制造要求高，实践应用中产品主要从国外进口。稳流器和导流器是垂直摇臂式喷头的关键水力部件，其性能决定了喷头的水力性能。本文深入研究稳流器和导流器对喷头水力性能的影响，为建立垂直摇臂式喷头设计方法提

4、供依据。本文主要研究内容如下：(1)采用正交试验法与数值模拟相结合的方法来研究稳流器形式、稳流器的长度及稳流器的安放位置等因素对喷头流量和出口湍动能的影响，并寻找喷头稳流器的最佳结构形式和参数。分析结果表明：对喷头出口湍动能的影响大小依次为稳流器形式、稳流器长度和稳流器安放位置；对喷头流量的影响大小依次为稳流器形式、安放位置和稳流器长度。(2)采用单因素试验方法，根据试验方案所确定的不同试验参数值，利用快速成型加工导流器t-'4机进行试验，逐个分析导流器叶片弯曲段宽度、叶片直线段宽度和叶片数的取值范围等对喷头步进角度、摇臂频率、喷灌变差系数和水量分布等性能的影

5、响。试验结果表明：喷头步进角度和摇臂频率分别与导流器叶片弯曲段宽度和工作压力呈线性变化；增加叶片数和叶片弯曲段宽度有利于提高喷头的喷灌变差系数。(3)采用二次回归正交组合试验研究导流器的位置参数对喷头的摇臂频率、步进角度和喷灌均匀度的影响规律，并得到导流器的最优位置参数，继而通过实验，验证所得到最优位置参数的正确性。研究结果表明：摇臂频率随着导流器与摇臂转轴之间的距离增大而减小，随着导流器偏移射流中心的角度和导流器直叶片与射流中心线夹角增大而增大；喷头的步进角度随着三者的增大而减小。导流器位置参数优化之后，喷头近处的水量较优化之前增加25％左右；随着组合间距的

6、增加，优化之后的喷灌均匀度要大大高于优化之前。(4)采用单向流固耦合的方法，初步建立喷头驱动力，即导流器从水射流中获取驱动力的数值计算模型，从定常计算结果中获取驱动力的大小，并通过试垂直摇臂式喷头关键水力部件对水力性能的影响验值验证数值模拟结果的准确性。将定常计算结果加载到导流器上，对导流器进行了静力学分析和模态分析。研究结果表明：模拟所得导流器水平和垂直方向的驱动力要小于试验测定值，最大误差为15．98％。导流器的最大应力为54322MPa，小于材料的许用应力，满足设计要求。导流器的受力变形主要分布在叶片弯曲部分。导流器的前三阶振形基本一致，最大振动位移都出

7、现在导流器叶片弯曲部分的顶点处；第四阶振动位移出现在第一组叶片中间部分；五阶固有振动对导流器的影响与六阶固有振动的影响相似，最大振动位移都出现在第六组叶片弯曲部分的顶点处。关键词：垂直摇臂式喷头；稳流器；导流器；步进角度；摇臂频率；喷灌均匀度；Ⅱ江苏大学硕士学位论文ABSTRACTThisresearchisoneofthemaincontentsofChinaNationalHi曲一techProgram‘'PrecisionSprinklingIrrigationTechnologyandProduct”(ProjectNo．201AAl00506)．Sp

8、rinklersarethekeyeq