CN105706854B - 一种基于弯道的截面双环流现象的抗堵灌水器 - Google Patents

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    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/02—Watering arrangements located above the soil which make use of perforated pipe-lines or pipe-lines with dispensing fittings, e.g. for drip irrigation

Abstract

一种基于弯道的截面双环流现象的抗堵灌水器，带有进水口和出水口的基于弯道的截面双环流现象的抗堵迷宫流道；所述基于弯道的截面双环流现象的抗堵迷宫流道包括若干相同的流道单元，每一个流道单元均由相互连通的直线过渡段、宽弯段、圆弧渐缩段及细弯段四部分组成。本发明利用2个连续相反的90度转弯形成的截面双环流现象增加紊流，形成高速区域，在圆弧过渡区形成截面的双环流，与流道的主流方向形成双螺旋形前进的水流，冲刷流道壁面，同时整个流道连续均匀基本无死区，使灌水器长期使用不易堵塞。

Description

一种基于弯道的截面双环流现象的抗堵灌水器
技术领域
本发明属于灌溉领域，特别涉及一种基于弯道的截面双环流现象的抗堵灌水器。
背景技术
滴灌是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式，水的利用率可达95％。灌水器是滴灌工程的核心部件，整个滴灌工程的效果都由灌水器的灌水状态来体现，其水力性能和抗堵性能的优劣极大地决定了整体工程效益的好坏。而水力性能和抗堵性能的矛盾性决定了小流量灌水器的抗堵塞性能较差，特别是在过滤设备不够完善和水质较差的情况下，流道堵塞情况更为严重。因此在保证水利性能的前提下，设计一种具有优良抗堵性能的灌水器流道就很有必要。
发明内容
本发明的目的在于克服以往灌水器抗堵能力差，针对灌溉用水含沙量及有机质较高的地区使用，提出了一种基于弯道的截面双环流现象的抗堵灌水器，该灌水器的整个流道连续均匀基本无死区，使灌水器长期使用不易堵塞。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于弯道的截面双环流现象的抗堵灌水器，包括带有进水口和出水口的基于弯道的截面双环流现象的抗堵迷宫流道；所述基于弯道的截面双环流现象的抗堵迷宫流道包括若干相同的流道单元，每一个流道单元均由相互连通的直线过渡段、宽弯段、圆弧渐缩段及细弯段四部分组成。
若干流道单元总高为2.7mm，总宽为5.6mm。
所述直线过渡段的宽为0.8mm。
所述直线过渡段到宽弯段的外侧通过圆弧过渡，圆弧半径为0.5mm。
所述宽弯段的宽为0.7mm，宽弯段的内侧圆弧半径为0.6mm，宽弯段的外侧圆弧半径为1.3mm，并且外侧圆弧与圆弧渐缩段相切。
所述圆弧渐缩段距离宽弯段的内侧圆弧和外侧圆弧的两个圆心连接线的距离为0.2mm。
所述细弯段的宽为0.6mm，细弯段的内侧圆弧半径为1.4mm，细弯段的外侧圆弧半径为0.8mm，并且与宽弯段的内侧圆弧相切。
所述细弯段到直线过渡段通过圆弧过渡，并且圆弧半径为0.6mm。
所述的进水口为栅格式进水口。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明提供一种用于农业灌溉中的基于弯道的截面双环流现象的抗堵灌水器，通过改进了迷宫流道结构，主要考虑灌水器的消能能力和提高灌水器的抗堵性能，每个流道单元都包括线过渡段、宽弯段、圆弧渐缩段及细弯段。本发明在流道单元中设计渐缩扩大部位，增加局部能量损失，提高了流道消能能力。本发明压力损失主要来自在圆弧渐缩处、和直线段与圆弧的转弯处的碰撞损失；本发明利用2个连续相反的90度转弯形成的截面双环流现象增加紊流，形成高速区域，在圆弧过渡区形成截面的双环流，与流道的主流方向形成双螺旋形前进的水流，冲刷流道壁面，同时整个流道连续均匀基本无死区，使灌水器长期使用不易堵塞。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明基于弯道的截面双环流现象的抗堵灌水器流道单元结构图；
图3是本发明基于弯道的截面双环流现象的抗堵灌水器的压力-流量关系曲线，其中横坐标为压力，纵坐标为流量。
图中，1为出水口，2为进水口，3为基于弯道的截面双环流现象的抗堵迷宫流道，4为直线过渡段,5为宽弯段，6为圆弧渐缩段，7为细弯段。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括进水口2和出水口1的基于弯道的截面双环流现象的抗堵迷宫流道3，并且进水口2为有栅格式进水口；基于弯道的截面双环流现象的抗堵迷宫流道3包括若干相同的流道单元，每一个流道单元均由相互连通的直线过渡段4、宽弯段5、圆弧渐缩段6及细弯段7四部分组成。
参见图2，本发明流道单元总高为2.7mm，总宽为5.6mm，直线过渡段4的流道单元宽为0.8mm，直线过渡段到宽弯段5的外侧通过圆弧过渡，并且过渡圆弧半径为0.5mm；宽弯段5的流道单元宽为0.7mm，宽弯段5的内侧圆弧半径为0.6mm，宽弯段5的外侧圆弧半径为1.3mm，并且外侧圆弧与圆弧渐缩段6相切；圆弧渐缩段6距离宽弯段5的内侧圆弧和外侧圆弧的两个圆心连接线的距离为0.2mm；细弯段7的宽为0.6mm，细弯段7的内侧圆弧半径为1.4mm，细弯段7的外侧圆弧半径为0.8mm，并且与宽弯段5的内侧圆弧相切，细弯段7到直线过渡段4的外侧通过圆弧过渡，并且过渡圆弧半径为0.6mm。
参见图3，在CFD分析软件FLUENT中进行了基于弯道的截面双环流现象的抗堵灌水器的水力性能模拟，得到了灌水器在不同压力下的流量，并拟合出压力-流量关系曲线，其关系式为Q＝0.2305p0.5216，其中，p为压力，Q为流量，流态指数为0.5216，水力性能良好。压力随单元数增加而降低，流道单元的消能作用明显。在圆弧渐缩处、直线段与圆弧的转弯处消能明显，连续相反的90度转弯形成的截面双环流现象紊流强烈，形成双螺旋形前进的水流，冲刷流道壁面带走沙粒，同时整个流道连续均匀基本无死区，保证灌水器在较长时间内使用不易堵塞。
该抗堵灌水器由两个或两个以上Z字形流道单元构成；每个Z字形流道包括直线过渡段、两个连续相反的90度转弯和圆弧渐缩段；流体进入到Z字形流道单元入口，依次经过直线过渡段、宽弯段、圆弧渐缩段及细弯段后，进入下个单元入口；该灌水器包括栅格式进水口、及开设在表面的抗堵迷宫流道和出水口。本发明改进了迷宫流道结构，主要考虑灌水器的消能能力和提高灌水器的抗堵性能，每个流道单元都包括渐缩段、扩大段。本发明压力损失主要来自在圆弧渐缩处、和直线段与圆弧的转弯处的碰撞损失；本发明利用2个连续相反的90度转弯形成的截面双环流现象增加紊流，并且冲刷流道壁面，同时整个流道连续均匀基本无死区，使灌水器长期使用不易堵塞。

Claims (4)

1.一种基于弯道的截面双环流现象的抗堵灌水器，其特征在于：包括带有进水口(2)和出水口(1)的基于弯道的截面双环流现象的抗堵迷宫流道(3)；所述基于弯道的截面双环流现象的抗堵迷宫流道(3)包括若干相同的流道单元，每一个流道单元均由相互连通的直线过渡段(4)、宽弯段(5)、圆弧渐缩段(6)及细弯段(7)四部分组成；
若干流道单元总高为2.7mm，总宽为5.6mm；
直线过渡段(4)的宽为0.8mm；
直线过渡段(4)到宽弯段(5)的外侧通过圆弧过渡，圆弧半径为0.5mm；
圆弧渐缩段(6)距离宽弯段(5)的内侧圆弧和外侧圆弧的两个圆心连接线的距离为0.2mm；
细弯段(7)到直线过渡段(4)通过圆弧过渡，并且圆弧半径为0.6mm；
根据上述抗堵灌水器拟合出压力-流量关系曲线，其关系式为Q＝0.2305p0.5216，其中，p为压力，Q为流量，流态指数为0.5216。
2.根据权利要求1所述的基于弯道的截面双环流现象的抗堵灌水器，其特征在于：宽弯段(5)的宽为0.7mm，宽弯段(5)的内侧圆弧半径为0.6mm，宽弯段(5)的外侧圆弧半径为1.3mm，并且外侧圆弧与圆弧渐缩段(6)相切。
3.根据权利要求1所述的基于弯道的截面双环流现象的抗堵灌水器，其特征在于：细弯段(7)的宽为0.6mm，细弯段(7)的内侧圆弧半径为1.4mm，细弯段(7)的外侧圆弧半径为0.8mm，并且与宽弯段(5)的内侧圆弧相切。
4.根据权利要求1所述的基于弯道的截面双环流现象的抗堵灌水器，其特征在于：所述的进水口(2)为栅格式进水口。
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