摇臂式喷头喷嘴导流片对水力性能的影响及其优化评价
李浩瑜
李涛
狄雅荷
西安理工大学 西北旱区生态水利国家重点实验室,西安 710048
摘要：[目的]提高摇臂式喷头在喷灌工作过程中的均匀度,增加灌溉水利用效率和灌溉质量.[方法]通过SolidWorks三维软件建立三维喷头喷嘴模型,并设计出了 20PY2H型喷头的导流片喷嘴.利用 3D打印技术,打印导流片喷嘴,实现了快速制造和方便修改的目的.采用正交试验法设计,进行了实地试验.试验选取导流片的数量、导流片的宽度作为试验因素,测量射程、流量、点喷灌强度、喷灌均匀度等水力性能参数和喷灌技术指标.通过多指标评价法得到了最优的导流片结构参数.[结果]随着导流片数量的增加,平均射程减少,但N1W3.5、N2W2.5型喷嘴与原喷嘴的射程接近.随着导流片宽度的增加,水体通过喷嘴时的能量损失也会相应增大.这是因为更宽的导流片会导致流体在通过喷嘴时受到更大的阻力和摩擦,从而损失更多的能量.单喷头的平均喷灌强度范围在2.87～4.53 mm/h.当导流片数量一定时,平均喷灌强度随着导流片宽度的减小而先增大后减小,这是由于导流片宽度对水流控制和分散作用的影响.导流片喷嘴的径向水量呈"近单峰"型分布、"远单峰"型分布、"平缓"型分布.基于Surfer15.0软件模拟计算出组合喷灌均匀度,并利用克里金插值法绘制等值线图.[结论]与CK原喷嘴相比,N3W2.5 型喷嘴的水量变化更为平缓,喷头的组合均匀度比较好,喷洒强度范围在 12～17 mm/h.通过多指标导流片参数评价法分析,在工作压力相同情况下,导流片最优结构参数为:3个导流片,导流片宽度2.5 mm,其射程为17.50 m,喷灌强度为 4.42 mm/h,喷灌均匀度为 91.20%.通过优化设计导流片喷嘴以及进行正交试验和多指标评价法分析,成功提高了摇臂式喷头在喷灌工作过程中的均匀度,增加了灌溉水利用效率和灌溉质量.为今后进一步优化摇臂式喷头喷嘴设计提供了有益的参考.
关键词：水力性能摇臂式喷头喷嘴结构设计喷灌强度多指标评价法
分类号：S275.5(农田水利)
资助基金：陕西省自然科学基础研究计划项目(104-425321012)
论文发表日期：2025-07-30
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 34-45 )
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