倒刺型迷宮流道灌水器的製作方法

2023-04-22 15:56:16 2

本發明涉及灌溉領域，尤其涉及倒刺型迷宮流道灌水器。

背景技術：

滴灌是目前世界上最有效的一種節水灌溉方式，是發展現代農業、高效、節約型農業最佳的灌溉方式。灌水器是整個滴灌工程的最為關鍵的部件，其性能的優劣極大地決定了整體工程效益的灌溉質量，特別是在過濾設備不夠完善和水質較差的情況下，流道堵塞情況更為嚴重，其堵塞主要是由水肥液中的化學物質、微生物黏性物質和雜質引起的。通過增加流道斷面尺寸，提高出水的均勻係數，增強流道抗堵塞能力，保證灌水器在一定壓力條件下具有好的工作性能是目前滴灌專家的研究熱點。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種具有良好的水能耗散效果、出水均勻、不易堵塞的倒刺型迷宮流道灌水器。

為解決上述問題，本發明所述的倒刺型迷宮流道灌水器，包括設有進水口和出水口的迷宮流道，其特徵在於：所述迷宮流道包括串聯在一起的兩列若干相同的流道單元，其中每一個流道單元均由逆水流方向設置的相對交錯的上側倒刺和下側倒刺組成；所述下側倒刺設置在兩個所述上側倒刺之間；每個所述上側倒刺或所述下側倒刺均設有設置在迎水側的圓弧段和設置在背水側的直線段。

每一個所述流道單元總長為2.1mm。

每個所述上側倒刺或所述下側倒刺的寬度均為0.5mm，且與迎水側直線的夾角為45°~65°。

所述直線段的長度為1.63mm。

所述上側倒刺與所述下側倒刺的間距為1.56~1.92mm。

單側相鄰的兩個所述上側倒刺之間的間距或兩個所述下側倒刺之間的間距均為3.42~3.78mm。

所述圓弧段半徑為0.05~0.65mm。

所述進水口為柵格式進水口。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、本發明依據植物莖稈上的倒刺現象設計，該灌水器流道由兩列相對的交錯倒刺型結構組成，每列倒刺型結構的偏角都為逆水流方向，每個倒刺結構都由迎水側的圓弧段、背水側的直線段組成，並且相鄰的倒刺結構保持一定的間距，利用偏向於進口方向的倒刺型結構對水流的耗散作用，以及倒刺結構產生的繞流作用，使水流產生強烈的彎曲碰撞和渦旋效果，耗能效果明顯。

2、本發明的流道結構的最小斷面尺寸範圍為0.55~0.65mm2，其流態指數範圍為0.474~0.508；在倒刺與迎水側直線的夾角為45°且圓弧半徑為0.65時，具有流態指數最小值，抗堵塞性能也最佳。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1為本發明的整體結構示意圖。

圖2為本發明倒刺型迷宮流道的單元結構示意圖。

圖3為本發明倒刺型迷宮流道的壓力-流量關係曲線圖。

圖4為本發明倒刺型迷宮流道實施例的水流跡線圖。

圖5為本發明倒刺型迷宮流道實施例的速度矢量圖。

圖中：1—出水口；2—進水口；3—迷宮流道；4—下側倒刺；5—上側倒刺；6—圓弧段；7—直線段。

具體實施方式

如圖1~2所示，倒刺型迷宮流道灌水器，包括設有進水口2和出水口1的迷宮流道3。迷宮流道3包括串聯在一起的兩列若干相同的流道單元，其中每一個流道單元均由逆水流方向設置的相對交錯的上側倒刺5和下側倒刺4組成；下側倒刺4設置在兩個上側倒刺5之間；每個上側倒刺5或下側倒刺4均設有設置在迎水側的圓弧段6和設置在背水側的直線段7。

其中：每一個流道單元總長為2.1mm。

每個上側倒刺5或下側倒刺4的寬度均為0.5mm，且與迎水側直線的夾角為45°~65°。

直線段7的長度為1.63mm。

上側倒刺5與下側倒刺4的間距為1.56~1.92mm。

單側相鄰的兩個上側倒刺5之間的間距或兩個下側倒刺4之間的間距均為3.42~3.78mm。

圓弧段6半徑為0.05~0.65mm。

進水口2為柵格式進水口。

在cfd分析軟體fluent中進行了本發明倒刺型迷宮流道灌水器的水力性能模擬（參見圖3），得到了灌水器在不同壓力下的流量，並擬合出壓力-流量關係曲線，其關係式為，流態指數為0.474，水力性能良好。壓力隨單元數增加而降低，流道單元的消能作用明顯。

觀察流道中間截面的水流跡線圖和速度矢量圖（參見圖4及圖5），利用倒刺型結構對水流的耗散作用，以及倒刺結構產生的繞流作用，水流產生強烈的彎曲碰撞和渦旋效果，水流紊動耗能效果明顯。整個流道連續均勻基本無死角區，唯一的低速區為渦旋區，該渦旋區為動態區域其位置隨水流擾動不斷變化，不會產生沉積，故該灌水器在較長時間內使用不易堵塞。