專利名稱：一種內(nèi)齒對(duì)齒形流道節(jié)水灌水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌沐i設(shè)備中的內(nèi)齒對(duì)齒形流道節(jié)水灌水器。
背景技術(shù)：
滴灌技術(shù)是目前節(jié)水灌溉中最行之有效的高效灌溉技術(shù)，但也是"最昂
貴的灌水技術(shù)"。滴灌系統(tǒng)一般的工作壓力為10米水頭，當(dāng)在微壓(5米水頭以下)時(shí)，其能夠降低灌溉系統(tǒng)輸配水管路的材質(zhì)要求和灌水器厚度，從而大幅度節(jié)省投資及降低成本。節(jié)水灌水器安裝在滴灌系統(tǒng)田間的末級(jí)管道上，根據(jù)作物對(duì)于水分的需要，將輸水管道輸送來的壓力水按照作物生長所需要的水分和養(yǎng)料，以較小的流量均勻緩慢而又準(zhǔn)確地直接輸送到作物根部附近的土壤中，是滴灌系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。目前微壓節(jié)水滴頭均采用常壓下流道的結(jié)構(gòu)形式，在微壓條件下，為達(dá)到消能效果，通常增大了迷宮流道的單元數(shù)，或者減小流道截面積，這就造成了制造成本的提高，同時(shí)也增大了堵塞幾率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述傳統(tǒng)微壓節(jié)水滴頭流道形式的缺點(diǎn)，提出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)微壓下壓力流量關(guān)系和抗堵性能最優(yōu)化的內(nèi)齒對(duì)齒形流道節(jié)水灌水器。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括灌水器以及開設(shè)在灌水器內(nèi)部的若干條相互連通的流道，所說的流道為截面不斷變化的內(nèi)齒對(duì)齒形流道。
本發(fā)明的的流道長度為0.5mm，窄口寬度為0.5mm，寬口寬度為lmm，水流流向?yàn)橛烧谥翆捒凇?br> 本發(fā)明不同于以往迷宮流道內(nèi)截面不變形式，采用變截面設(shè)計(jì)，根據(jù)流體力學(xué)原理，同一流道內(nèi)，截面積小處流速快，壓力低，截面積大處流速慢，壓力高。由此在窄口與寬口之間產(chǎn)生壓力差，在流道的尖角處形成渦旋，起到消能的作用。同時(shí)，由于主航道的平直，流經(jīng)的粒子不易由于慣性被甩入低速區(qū)，因此降低了堵塞發(fā)生的幾率。


圖1是本發(fā)明的流道結(jié)構(gòu)示意圖，其屮圖la是內(nèi)齒對(duì)齒形流道的單元結(jié)構(gòu)圖，圖lb是內(nèi)梯形流道的整體圖2是本發(fā)明內(nèi)齒對(duì)齒形流道壓力流量關(guān)系曲線圖，其中橫坐標(biāo)為壓力，縱坐標(biāo)為流量；
圖3是本發(fā)明內(nèi)齒對(duì)齒形流道壓力分布圖4是本發(fā)明內(nèi)齒對(duì)齒形流道速度矢量圖5是本發(fā)明內(nèi)齒對(duì)齒形流道流線圖6是本發(fā)明內(nèi)齒對(duì)齒形流道密度分布圖7是本發(fā)明內(nèi)齒對(duì)齒形流道粒子軌跡圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見圖1，本發(fā)明是基于微壓灌水器一體化快速開發(fā)平臺(tái)技術(shù)，包括灌
水器1以及開設(shè)在灌水器1內(nèi)部的若干組相互連通的流道2，流道2為截面不斷變化的內(nèi)齒對(duì)齒形流道，其長度為0.5mm，窄口寬度為0.5mm，寬口寬度為lmm，水流流向?yàn)橛烧谥翆捒冢鞯郎疃葹?.5mm，單元數(shù)為70。利用參數(shù)化CAD軟件PRO/E造型，經(jīng)過兩相流CFD模擬實(shí)驗(yàn)，確定了其單元尺寸和單元數(shù)，使之在微壓條件下(5m水頭)流量達(dá)到1.99L/h，滿足了設(shè)計(jì)要求(2L/h以下)。
微壓灌水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響到滴灌系統(tǒng)工作是否可靠及灌水質(zhì)量的好壞，迷宮流道灌水器具有優(yōu)越的灌水性能，其工作原理是利用復(fù)雜的流道邊界形成水頭損失而消能，降低灌水器流量對(duì)壓力的敏感性(減少水壓波動(dòng)對(duì)灌水器流量大小的影響)。壓力水流進(jìn)入灌水器后，經(jīng)過灌水器消能，以穩(wěn)定、均勻的低流量滴入土壤，保證水肥在管路的各給水部位(水壓不同)有相近的流量，使得整個(gè)灌溉地域有均勻的水分布。微壓灌水器的基本要求是出水量小、均勻而穩(wěn)定，抗堵塞性能好，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉。工作水頭(水壓)一般為5m以下，出7K流量在2L/h以下。
本發(fā)明與其他微壓流道重要的不同在于其通過內(nèi)截面的不斷變化來形成
逆流向的壓力差，達(dá)到消能的目的。
內(nèi)齒對(duì)齒形流道流量預(yù)測(cè)和兩相流模擬分析內(nèi)齒對(duì)齒形流道流量預(yù)測(cè)
參見圖2,在CFD分析軟件FLUENT中對(duì)網(wǎng)格流道進(jìn)行單相流分析計(jì)算，得到流道在不同壓力下的流量,根據(jù)這一系列數(shù)據(jù)擬合出網(wǎng)格流道的壓力流量關(guān)系曲線。流道的壓力流量關(guān)系分別為(^0.1839H06128，，流態(tài)指數(shù)為0.6128，判定其為紊流流道。
參見圖3，觀察壓力分布圖可知，壓力隨單元數(shù)增加而均勻降低，這就為通過增減單元數(shù)設(shè)計(jì)不同流量的系列流道提供理論依據(jù)。但在一個(gè)單元內(nèi)，流道寬口尖角處的壓力要高于窄口處，也就為渦流的形成提供了可能。參見圖4，觀察速度矢量圖可知，流道內(nèi)主航道為高速區(qū)，寬度基本與窄
口寬度相同，尖角處為低速區(qū)，形成渦旋。
參見圖5，觀察流線圖可知，流線在尖角處回旋，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)之初的設(shè)想。
內(nèi)齒對(duì)齒形流道兩相流禾莫擬分析通過兩相流模擬，可以得知微壓流道的抗堵性能。
參見圖6，觀察密度分布圖可知，密度主要分布在流道主航道內(nèi)，說明主航道內(nèi)離子濃度高，并隨水流流出流道，因此不易造成堵塞。
參見圖7，觀察粒子在流道內(nèi)運(yùn)行軌跡，可得到粒子沉積情況，通過跟蹤粒子顯示，被跟蹤的粒子在流道中均逃逸率為99.2%，進(jìn)一步驗(yàn)證了網(wǎng)格流道的抗堵性能。
權(quán)利要求
1、一種內(nèi)齒對(duì)齒形流道節(jié)水灌水器，包括灌水器(1)以及開設(shè)在灌水器(1)內(nèi)部的若干組相互連通的流道(2)，其特征在于所說的流道(2)為截面不斷變化的內(nèi)齒對(duì)齒形流道。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)齒對(duì)齒形流道節(jié)水灌水器，，其特征在于所說的流道(2)長度為0.5mm，窄口寬度為0.5mm，寬口寬度為lmm，水流流向?yàn)橛烧谥翆捒凇?br> 全文摘要
一種內(nèi)齒對(duì)齒形流道節(jié)水灌水器，包括灌水器以及開設(shè)在灌水器內(nèi)部的流道。本發(fā)明不同于以往迷宮流道內(nèi)徑不變的形式，通過改變流道的截面，使水流經(jīng)過不同區(qū)域時(shí)產(chǎn)生不同的壓力，在流道前后產(chǎn)生壓力差，從而達(dá)到消能的目的，而主航道的平直可以很好的減緩堵塞的發(fā)生。
文檔編號(hào)B05B1/14GK101596504SQ200910023158
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者倪徑達(dá), 盧秉恒, 唐一平, 牛文全, 魏正英 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)