CN110419418A - 单椭双抛流线型灌水器插头及其安装方法 - Google Patents

Abstract

一种单椭双抛流线型灌水器插头，包括插头倒锥，插头倒锥上端面开设有插头入水口，插头倒锥下表面由上至下依次与插头锥颈、滴头腔体以及滴头出水管连通，插头倒锥的横断面轮廓线为单椭双抛流线型曲线，其上端面的第二单椭双抛流线型曲线面积最小，其下端面的第一单椭双抛流线型曲线面积最大；插头锥颈的横断面轮廓线为单椭双抛流线型曲线，其上端面和下端面的插头锥颈单椭双抛流线型曲线面积相同。本发明提供的一种单椭双抛流线型灌水器插头，可以解决局部水头损失较大的问题，最大程度地减少灌水器的插头部分形状阻力。

Description

单椭双抛流线型灌水器插头及其安装方法

技术领域

本发明涉及微灌灌水器技术领域，尤其是一种单椭双抛流线型灌水器插头。

背景技术

滴灌作为一种高效节水灌溉技术被广泛应用，插入式灌水器因其安装简单，维护方便，适应性强而被广泛应用。但是插入式灌水器插头部分要插入毛管内部，在管道中会形成突起，插头突起处引起毛管断面形状突变，产生局部水头损失。当滴灌管管径较小或灌水器间距较小时，灌水器插头部分能引起较大的局部水头损失，此水头损失会明显降低毛管沿程方向的水流压力，进而影响灌水器流量，减少毛管铺设长度，降低灌水均匀度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种单椭双抛流线型灌水器插头，可以解决局部水头损失较大的问题，最大程度地减少灌水器的插头部分形状阻力。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种单椭双抛流线型灌水器插头，包括插头倒锥，插头倒锥上端面开设有插头入水口，插头倒锥下表面由上至下依次与插头锥颈、滴头腔体以及滴头出水管连通，插头倒锥的横断面轮廓线为单椭双抛流线型曲线，其上端面的第二单椭双抛流线型曲线围成的平面空间面积最小，其下端面的第一单椭双抛流线型曲线围成的平面空间面积最大；插头锥颈的横断面轮廓线为单椭双抛流线型曲线，其上端面和下端面的插头锥颈单椭双抛流线型曲线围成的平面空间面积相同。

插头倒锥通过以下步骤得到：

步骤1：通过数学表达式组合得到第一单椭双抛流线型曲线；

步骤2：以第一单椭双抛流线型曲线的中心点O为基准点，设立直角坐标系，将第一单椭双抛流线型曲线缩小n倍，0＜n＜1，得到第二单椭双抛流线型曲线，设第二单椭双抛流线型曲线的中心点为O’；

步骤3：将第二单椭双抛流线型曲线向上垂直移动距离h，连接两曲线的中心点OO’；

步骤4：以第二单椭双抛流线型曲线为插头倒锥的上端面，以第一单椭双抛流线型曲线为插头倒锥的下端面，以两曲线的中心点OO’为路径，通过放样得到插头倒锥。

插头锥颈通过以下步骤得到：

步骤1：通过数学表达式组合得到第一单椭双抛流线型曲线；

步骤2：以第一单椭双抛流线型曲线的中心点O为基准点，设立直角坐标系，将第一单椭双抛流线型曲线缩小m倍，0.6≤m≤0.8，得到插头锥颈单椭双抛流线型曲线，将插头锥颈单椭双抛流线型曲线进行垂直拉伸得到插头锥颈。

在第一单椭双抛流线型曲线所在平面内设定两条互相垂直，交点为O点的数轴，其中横轴为X轴，纵轴为Y轴，此为XOY直角坐标系,将第一单椭双抛流线型曲线与 XOY直角坐标系的交点分别定义为1,2,3，4点；其中：

第一单椭双抛流线型曲线为由迎水段曲线1-2-3和去流段曲线1-4-3首尾连接形成的单椭双抛流线型曲线；

迎水段曲线1-2-3为椭圆曲线；

去流段曲线1-4-3由抛物线曲线1-4和抛物线曲线3-4连接组成。

迎水段曲线1-2-3的方程为：

a²y²+b²x²＝a²b²

式中，a为椭圆长半轴，单位：mm；b为椭圆短半轴，单位：mm；a取值范围为：1≤a≤10；b取值范围为：1≤b≤8；a≥b；x为椭圆任意点的横坐标，y为椭圆任意点的纵坐标；-a≤x≤0，-b≤y≤b。

抛物线曲线1-4的方程为：

y＝k₂x²+b

式中，b为抛物线顶点到坐标原点距离，也是椭圆短半轴，单位：mm；k₂为决定抛物线1-4形状和开口方向的系数，k₂取值范围为：-1≤k₂≤-0.01；x为抛物线1-4 方程任意点的横坐标，y为1-4抛物线方程任意点的纵坐标，x≥0，y≥0。

抛物线曲线3-4方程为：

y＝k₁x²-b

式中，b为抛物线曲线3-4顶点到坐标原点距离，与椭圆短半轴长度相等，单位：mm；k₁为决定抛物线3-4形状和开口方向的系数，k₁取值范围为：0.01≤k₁≤1；x 为抛物线3-4方程任意点的横坐标，y为抛物线3-4方程任意点的纵坐标，x≥0，y≤ 0。

一种上述单椭双抛流线型灌水器插头的安装方法，将灌水器插头的插头倒锥的第一单椭双抛流线型曲线沿迎水段曲线1-2-3在前，去流段曲线1-4-3在后的方向对准所打孔洞插入毛管，然后将插入的灌水器插头回拉至插头倒锥的下端面紧贴毛管内壁的位置，保证插头与毛管贴合严实，防止灌水时漏水。

本发明提供的单椭双抛流线型灌水器插头，减阻原理如下：

当滴灌管水流流经插头时，在插头迎水段水流被横向挤压分离，由于插头迎水段由传统圆形改成椭圆形，水流分离更平滑，在迎水段前形成的压力阻滞区范围更小，压力更低。水流经过迎水段分流后进入插头去流段，由于去流段采用了流线型结构，水流在去流段不与插头边壁分离，而是沿流线型边壁顺流而下。插头下游不会出现负压漩涡区，减少了毛管水流在插头凸起处的形状阻力，降低了灌水器插头的局部水头损失。

本发明提供的单椭双抛流线型灌水器插头，几何形状简单、具有优良的流体动力特性；水流流过插头时，水流在插头边壁不会发生提前分离，插头尾部无负压漩涡区，减少了毛管水流在插头凸起处的形状阻力，降低了灌水器局部水头损失，提高了水流在毛管中的输送距离，增大了毛管的铺设长度，在相同条件下，增大了灌水均匀度和灌溉面积。灌水器插头形状由非流线型变为流线型，导致插头凸起处水流由剧烈翻滚变为光滑平顺，水流中固体颗粒由在插头附近聚集变为顺水流而下，降低了固体颗粒进入灌水器的概率，减少了灌水器堵塞的风险。

流线型锥颈是为连接流线型插头和滴头腔体而设计，此结构不仅可以将毛管中水流顺利引入到滴头腔体内，还可以有效防止插头插入毛管后插头锥颈与毛管管壁衔接处的漏水问题。滴头在插入毛管后，可以通过观察插头锥颈的流线方向判断插头流线方向是否与毛管一致，并能保证滴头插入毛管后，滴头不会随意转动，防止出现插头流线方向与毛管水流方向不一致的情况。

本发明提供的单椭双抛流线型灌水器插头及其安装方法，可以解决局部水头损失较大的问题，最大程度地减少灌水器的插头部分形状阻力。

从本发明的设计原理出发，还有另一种设计：单椭双圆流线型灌水器插头，其采用的技术方案是：

一种单椭双圆流线型灌水器插头，包括插头倒锥，插头倒锥上端面开设有插头入水口，插头倒锥下表面由上至下依次与插头锥颈、滴头腔体以及滴头出水管连通，插头倒锥的横断面轮廓线为单椭双圆流线型曲线，其上端面的第一单椭双圆流线型曲线围成的平面空间面积最小，其下端面的第二单椭双圆流线型曲线围成的平面空间面积最大；插头锥颈的横断面轮廓线为单椭双圆流线型曲线，其上端面和下端面的插头锥颈单椭双圆流线型曲线围成的平面空间面积相同。

插头倒锥通过以下步骤得到：

步骤1：通过数学表达式组合得到第二单椭双圆流线型曲线；

步骤2：以第二单椭双圆流线型曲线的中心点A为基准点，设立直角坐标系，将第二单椭双圆流线型曲线缩小n倍，0＜n＜1，得到第一单椭双圆流线型曲线，设第一单椭双圆流线型曲线的中心点为A’；

步骤3：将第一单椭双圆流线型曲线向上垂直移动距离h，连接两曲线的中心点AA’；

步骤4：以第一单椭双圆流线型曲线为插头倒锥的上端面，以第二单椭双圆流线型曲线为插头倒锥的下端面，以两曲线的中心点AA’为路径，通过放样得到插头倒锥。

在第二单椭双圆流线型曲线所在平面内设定两条互相垂直，交点为A点的数轴，其中横轴为X轴，纵轴为Y轴，此为XAY直角坐标系,将第二单椭双圆流线型曲线与 XAY直角坐标系的交点分别定义为1’,2’,3’，4’点；其中：

第二单椭双圆流线型曲线为由迎水段曲线1’-2’-3’和去流段曲线1’-4’-3’首尾连接形成的单椭双圆流线型曲线；

迎水段曲线1’-2’-3’为椭圆曲线；

去流段曲线1’-4’-3’由圆曲线1’-4’和圆曲线3’-4’连接组成。

迎水段曲线1’-2’-3’的方程为：

a²y²+b²x²＝a²b²

式中，a为椭圆长半轴，单位：mm；b为椭圆短半轴，单位：mm；a取值范围为：1≤a≤10；b取值范围为:1≤b≤8；a≥b；x为椭圆任意点的横坐标，y为椭圆任意点的纵坐标；-a≤x≤0，-b≤y≤b。

圆曲线1’-4’的方程为：

x²+(y+R-b)²＝R²

式中，b为椭圆短轴半轴，单位：mm；R为圆半径，单位：mm,R取值范围为： 2≤R≤20；R>b；x为1-4圆方程任意点的横坐标，y为1-4圆方程任意点的纵坐标， x≥0，y≥0。

圆曲线3’-4’方程为：

x²+(y-R+b)²＝R²

式中，b为椭圆短半轴，单位：mm；R为圆半径，单位：mm，R取值范围为：2 ≤R≤20；R＞b；x为3-4圆方程任意点的横坐标，y为3-4圆方程任意点的纵坐标， x≥0，y≤0。

插头锥颈通过以下步骤得到：

步骤1：通过数学表达式组合得到第二单椭双圆流线型曲线；

步骤2：以第二单椭双圆流线型曲线的中心点A为基准点，设立直角坐标系，将第二单椭双圆流线型曲线缩小m倍，0.6≤m≤0.8，得到插头锥颈单椭双圆流线型曲线，将插头锥颈单椭双圆流线型曲线进行垂直拉伸得到插头锥颈。

一种上述单椭双圆流线型灌水器插头的安装方法，将灌水器插头的插头倒锥的第二单椭双圆流线型曲线沿曲线1’-2’-3’在前，去流段曲线1’-4’-3’在后的方向对准所打孔洞插入毛管，然后将插入的灌水器插头回拉至插头倒锥下端面紧贴毛管内壁的位置，保证插头与毛管贴合严实，防止灌水时漏水。

上述单椭双圆流线型灌水器插头及其安装方法，其目的在于最大程度的减少灌水器的插头部分形状阻力。

其减阻原理为：当滴灌管水流流经插头时，在插头迎水段水流被横向挤压分离，由于插头迎水段由传统圆形改成椭圆形，水流分离更平滑，在迎水段前形成的压力阻滞区范围更小，压力更低。水流经过迎水段分流后进入插头去流段，由于去流段采用了流线型结构，水流在去流段不易与插头边壁分离，而是沿流线型边壁顺流而下。如此，插头下游不会出现紊动漩涡区，降低了水流因紊动回旋引起的能量损耗，有效降低了灌水器插头的局部水头损失。

其有益效果为：几何形状简单、具有优良的流体动力特性。水流流过插头时，水流在插头边壁不会发生提前分离，插头尾部无负压漩涡区，减少了毛管水流在插头凸起处的形状阻力，降低了灌水器局部水头损失，提高了水流在毛管中的输送距离，增大了毛管的铺设长度，在相同条件下，增大了灌水均匀度和灌溉面积。灌水器插头形状由非流线型变为流线型，导致插头凸起处水流由剧烈翻滚变为光滑平顺，水流中固体颗粒由在插头附近聚集变为顺水流而下，降低了固体颗粒进入灌水器的概率，减少了灌水器堵塞的风险。

插头锥颈是为连接插头倒锥和滴头腔体而设计，此结构不仅可以将毛管中水流顺利引入到滴头腔体内，还可以有效防止插头插入毛管后插头锥颈与毛管管壁衔接处的漏水问题。滴头在插头毛管后，可以通过观察插头锥颈的流线方向判断插头流线方向是否与毛管一致，防止出现插头流线方向与毛管水流方向不一致的情况。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例一的第一单椭双抛流线型曲线坐标图；

图2为本发明实施例一的插头倒锥体的生成示意图；

图3为本发明实施例一的插头为单椭双抛流线型结构的灌水器示意图；

图4为本发明实施例三中圆锥型灌水器插头附近水流流速矢量分布图；

图5为本发明实施例三中单椭双抛流线型灌水器插头附近水流流速矢量分布图；

图6为本发明实施例三中圆锥型灌水器插头附近水流压力分布图；

图7为本发明实施例三中单椭双抛流线型灌水器插头附近水流压力分布图；

图8为本发明实施例四的第二单椭双圆流线型曲线坐标图；

图9为本发明实施例四的插头倒锥体的生成示意图；

图10为本发明实施例四的插头为单椭双圆流线型结构的灌水器示意图；

图11为本发明实施例六中圆锥型插头附近水流流速矢量分布图；

图12为本发明实施例六中单椭双圆流线型灌水器插头附近水流流速矢量分布图；

图13为本发明实施例六中圆锥型灌水器插头附近流速大小分布图；

图14为本发明实施例六中单椭双圆流线型灌水器插头附近流速大小分布图。

具体实施方式

实施例一

如图3所示，一种单椭双抛流线型灌水器插头，包括插头倒锥6，插头倒锥6 上端面开设有插头入水口5，插头倒锥6下表面由上至下依次与插头锥颈7、滴头腔体8以及滴头出水管9连通，插头倒锥6的横断面轮廓线为单椭双抛流线型曲线，其上端面的第二单椭双抛流线型曲线10围成的平面空间面积最小，其下端面的第一单椭双抛流线型曲线11围成的平面空间面积最大；插头锥颈7的横断面轮廓线为单椭双抛流线型曲线，其上端面和下端面的插头锥颈单椭双抛流线型曲线围成的平面空间面积相同。

如图2所示：

插头倒锥6通过以下步骤得到：

步骤1：通过数学表达式组合得到第一单椭双抛流线型曲线11；

步骤2：以第一单椭双抛流线型曲线11的中心点O为基准点，设立直角坐标系，将第一单椭双抛流线型曲线11缩小n倍，0＜n＜1，得到第二单椭双抛流线型曲线 10，设第二单椭双抛流线型曲线10的中心点为O’；

步骤3：将第二单椭双抛流线型曲线10向上垂直移动距离h，连接两曲线的中心点OO’；

步骤4：以第二单椭双抛流线型曲线10为插头倒锥6的上端面，以第一单椭双抛流线型曲线11为插头倒锥6的下端面，以两曲线的中心点OO’为路径，通过放样得到插头倒锥6。

插头锥颈7通过以下步骤得到：

步骤1：通过数学表达式组合得到第一单椭双抛流线型曲线11；

步骤2：以第一单椭双抛流线型曲线11的中心点O为基准点，设立直角坐标系，将第一单椭双抛流线型曲线11缩小m倍，0.6≤m≤0.8，得到插头锥颈单椭双抛流线型曲线，将插头锥颈单椭双抛流线型曲线进行垂直拉伸得到插头锥颈7。

如图1所示，在第一单椭双抛流线型曲线11所在平面内设定两条互相垂直，交点为O点的数轴，其中横轴为X轴，纵轴为Y轴，此为XOY直角坐标系,将第一单椭双抛流线型曲线11与XOY直角坐标系的交点分别定义为1,2,3，4点；其中：

第一单椭双抛流线型曲线11为由迎水段曲线1-2-3和去流段曲线1-4-3首尾连接形成的单椭双抛流线型曲线；

迎水段曲线1-2-3为椭圆曲线；

去流段曲线1-4-3由抛物线曲线1-4和抛物线曲线3-4连接组成。

迎水段曲线1-2-3的方程为：

a²y²+b²x²＝a²b²

式中，a为椭圆长半轴，单位：mm；b为椭圆短半轴，单位：mm；a取值范围为：1≤a≤10；b取值范围为：1≤b≤8；a≥b；x为椭圆任意点的横坐标，y为椭圆任意点的纵坐标；-a≤x≤0，-b≤y≤b。

抛物线曲线1-4的方程为：

y＝k₂x²+b

式中，b为抛物线曲线1-4顶点到坐标原点距离，也是椭圆短半轴，单位：mm； k₂为决定抛物线1-4形状和开口方向的系数，k₂取值范围为：-1≤k₂≤-0.01；x为抛物线1-4方程任意点的横坐标，y为1-4抛物线方程任意点的纵坐标，x≥0，y≥0。

抛物线曲线3-4方程为：

y＝k₁x²-b

式中，b为抛物线曲线3-4顶点到坐标原点距离，也是椭圆短半轴，单位：mm； k₁为决定抛物线3-4形状和开口方向的系数，k₁取值范围为：0.01≤k₁≤1；x为抛物线3-4方程任意点的横坐标，y为抛物线3-4方程任意点的纵坐标，x≥0，y≤0。

实施例二

一种上述单椭双抛流线型灌水器插头的安装方法，将灌水器插头的插头倒锥6 的第一单椭双抛流线型曲线11沿迎水段曲线1-2-3在前，去流段曲线1-4-3在后的方向对准所打孔洞插入毛管，然后将插入的灌水器插头回拉至插头倒锥6的下端面紧贴毛管内壁的位置，保证插头与毛管贴合严实，防止灌水时漏水。

实施例三

对圆锥型灌水器灌水器插头和单椭双抛流线型灌水器插头组成的滴灌管进行模拟试验，以观察两种灌水器插头阻力大小：

设置1m长的毛管，将3个单椭双抛流线型灌水器插头插入毛管，间距为0.2m。作为对照同样取1m长毛管，将3个圆锥型灌水器插头插入其中，对毛管总水头损失进行模拟。毛管沿程水头损失通过达西公式计算得到，局部水头损失通过总水头减去毛管沿程水头损失得到，根据模拟结果单椭双抛流线型灌水器插头可有效降低灌水器局部阻力，减阻比例为15.1％-27.5％。(此比例表明单椭双抛流线型滴头相比传统滴头，可有效减少滴头局部水头损失,随着毛管水流流速的增大，减阻比例逐渐增大，减阻范围为15.1％-27.5％。)

图4-图7给出了圆锥型灌水器插头和单椭双抛流线型灌水器插头附近水流流速分布图和压力分布图，从图4-图5可看出，单椭双抛流线型灌水器插头的水流分布更均匀。在插头迎水面附近，两插头低速区分布差异不明显。在插头去流段附近，两插头流速分布差异明显，水流在流经流线型插头后，始终未与边壁分离，在插头去流段附近，几乎未出现任何的低速漩涡区。对于圆锥型灌水器插头，水流到达去流段后，既与插头边壁分离，并在去流段下游出现明显的低速漩涡区，导致灌水器插头局部水头损失增加。

从图6-图7可看出，单椭双抛流线型灌水器插头去流段附近低压区压力更低，范围更广，迎水段高压区压力更高。相对圆锥型灌水器插头，单椭双抛流线型灌水器插头压差阻力更小。

实施例四

如图10所示，一种单椭双圆流线型灌水器插头，包括插头倒锥12，插头倒锥 12上端面开设有插头入水口16，插头倒锥12下表面由上至下依次与插头锥颈13、滴头腔体14以及滴头出水管15连通，插头倒锥12的横断面轮廓线为单椭双圆流线型曲线，其中上端面的第一单椭双圆流线型曲线17围成的平面空间面积最小，下端面的第二单椭双圆流线型曲线18围成的平面空间面积最大；插头锥颈13的横断面轮廓线为单椭双圆流线型曲线，其中上端面和下端面的插头锥颈单椭双圆流线型曲线围成的平面空间面积相同。

如图9所示：

插头倒锥12通过以下步骤得到：

步骤1：通过数学表达式组合得到第二单椭双圆流线型曲线18；

步骤2：以第二单椭双圆流线型曲线18的中心点A为基准点，设立直角坐标系，将第二单椭双圆流线型曲线18缩小n倍，0＜n＜1，得到第一单椭双圆流线型曲线 17，设第一单椭双圆流线型曲线17的中心点为A’；

步骤3：将第一单椭双圆流线型曲线17向上垂直移动距离h，连接两曲线的中心点AA’；

步骤4：以第一单椭双圆流线型曲线17为插头倒锥12的上端面，以第二单椭双圆流线型曲线18为插头倒锥12的下端面，以两曲线的中心点AA’为路径，通过放样得到插头倒锥12。

插头锥颈13通过以下步骤得到：

步骤1：通过数学表达式组合得到第二单椭双圆流线型曲线18；

步骤2：以第二单椭双圆流线型曲线18的中心点A为基准点，设立直角坐标系，将第二单椭双圆流线型曲线18缩小m倍，0.6≤m≤0.8，得到插头锥颈单椭双圆流线型曲线，将插头锥颈单椭双圆流线型曲线进行垂直拉伸得到单椭双圆流线型灌水器插头锥颈7。

如图8所示：

在第二单椭双圆流线型曲线18所在平面内设定两条互相垂直，交点为A点的数轴，其中横轴为X轴，纵轴为Y轴，此为XOY直角坐标系,将第二单椭双圆流线型曲线18与XAY直角坐标系的交点分别定义为1’,2’,3’，4’点；其中：

第二单椭双圆流线型曲线18为由迎水段曲线1’-2’-3’和去流段曲线1’-4’ -3’首尾连接形成的单椭双圆流线型曲线；

迎水段曲线1’-2’-3’为椭圆曲线；

去流段曲线1’-4’-3’由圆曲线1’-4’和圆曲线3’-4’连接组成。

迎水段曲线1’-2’-3’的方程为：

a²y²+b²x²＝a²b²

式中，a为椭圆长半轴，单位：mm；b为椭圆短半轴，单位：mm；a取值范围为：1≤a≤10；b取值范围为:1≤b≤8；a≥b；x为椭圆任意点的横坐标，y为椭圆任意点的纵坐标；-a≤x≤0，-b≤y≤b。

圆曲线1’-4’的方程为：

x²+(y+R-b)²＝R²

式中，b为椭圆短轴半轴，单位：mm；R为圆半径，单位：mm,R取值范围为： 2≤R≤20；R>b；x为1-4圆方程任意点的横坐标，y为1-4圆方程任意点的纵坐标，x ≥0，y≥0。

圆曲线3’-4’方程为：

x²+(y-R+b)²＝R²

式中，b为椭圆短半轴，单位：mm；R为圆半径，单位：mm，R取值范围为：2 ≤R≤20；R＞b；x为3-4圆方程任意点的横坐标，y为3-4圆方程任意点的纵坐标， x≥0，y≤0。

实施例五

一种上述单椭双圆流线型灌水器插头的安装方法，将灌水器插头的插头倒锥12的第二单椭双圆流线型曲线18沿曲线1-2-3在前，去流段曲线1-4-3在后的方向对准所打孔洞插入毛管，然后将插入的灌水器插头回拉至插头倒锥12下端面紧贴毛管内壁的位置，保证插头与毛管贴合严实，防止灌水时漏水。

实施例六

对圆锥型灌水器插头和单椭双圆流线型灌水器插头两种灌水器组成的滴灌管进行模拟试验，以观察两种灌水器插头阻力大小：

设置1m长的毛管，将3个单椭双圆流线型灌水器插头插入毛管，间距为0.2m。作为对照同样取1m长毛管，将3个圆锥型灌水器插头插入其中，对毛管总水头损失进行模拟。毛管沿程水头损失通过达西公式计算得到，局部水头损失通过总水头减去毛管沿程水头损失得到，根据模拟结果单椭双圆流线型灌水器插头可有效降低灌水器局部阻力，减阻比例为13.6％-23.8％(此比例表明单椭双圆流线型滴头相比传统滴头，可有效减少滴头局部水头损失,随着毛管水流流速的增大，减阻比例逐渐增大，减阻范围为13.6％-23.8％)。

图11-图14给出了圆锥型灌水器插头和单椭双圆流线型灌水器插头附近水流流速矢量分布图以及流速大小分布图，从图11-图14中可看出，单椭双圆流线型灌水器插头的水流分布更均匀。在插头迎水面附近，两插头低速区分布差异不明显。在插头去流段附近，两插头流速分布差异明显，水流在流经流线型插头后，始终未与边壁分离，在插头去流段附近，几乎未出现任何的低速漩涡区。对于圆锥型灌水器插头，水流到达去流段后，既与插头边壁分离，并在去流段下游出现明显的低速漩涡区，导致圆锥型灌水器插头局部水头损失增加。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种单椭双抛流线型灌水器插头，包括插头倒锥(6)，插头倒锥(6)上端面开设有插头入水口(5)，插头倒锥(6)下表面由上至下依次与插头锥颈(7)、滴头腔体(8)以及滴头出水管(9)连通，其特征在于：插头倒锥(6)的横断面轮廓线为单椭双抛流线型曲线，其上端面的第二单椭双抛流线型曲线(10)围成的平面空间面积最小，其下端面的第一单椭双抛流线型曲线(11)围成的平面空间面积最大；插头锥颈(7)的横断面轮廓线为单椭双抛流线型曲线，其上端面和下端面的插头锥颈单椭双抛流线型曲线围成的平面空间面积相同。

2.根据权利要求1所述的单椭双抛流线型灌水器插头，其特征在于插头倒锥(6)通过以下步骤得到：

步骤1：通过数学表达式组合得到第一单椭双抛流线型曲线(11)；

步骤2：以第一单椭双抛流线型曲线(11)的中心点O为基准点，设立直角坐标系，将第一单椭双抛流线型曲线(11)缩小n倍，0＜n＜1，得到第二单椭双抛流线型曲线(10)，设第二单椭双抛流线型曲线(10)的中心点为O’；

步骤3：将第二单椭双抛流线型曲线(10)向上垂直移动距离h，连接两曲线的中心点OO’；

步骤4：以第二单椭双抛流线型曲线(10)为插头倒锥(6)的上端面，以第一单椭双抛流线型曲线(11)为插头倒锥(6)的下端面，以两曲线的中心点OO’为路径，通过放样得到插头倒锥(6)。

3.根据权利要求1所述的单椭双抛流线型灌水器插头，其特征在于插头锥颈(7)通过以下步骤得到：

步骤1：通过数学表达式组合得到第一单椭双抛流线型曲线(11)；

步骤2：以第一单椭双抛流线型曲线(11)的中心点O为基准点，设立直角坐标系，将第一单椭双抛流线型曲线(11)缩小m倍，0.6≤m≤0.8，得到插头锥颈单椭双抛流线型曲线，将插头锥颈单椭双抛流线型曲线进行垂直拉伸得到插头锥颈(7)。

4.根据权利要求2或3所述的单椭双抛流线型灌水器插头，其特征在于：在第一单椭双抛流线型曲线(11)所在平面内设定两条互相垂直，交点为O点的数轴，其中横轴为X轴，纵轴为Y轴，此为XOY直角坐标系,将第一单椭双抛流线型曲线(11)与XOY直角坐标系的交点分别定义为1,2,3，4点；其中：

第一单椭双抛流线型曲线(11)为由迎水段曲线1-2-3和去流段曲线1-4-3首尾连接形成的单椭双抛流线型曲线；

迎水段曲线1-2-3为椭圆曲线；

去流段曲线1-4-3由抛物线曲线1-4和抛物线曲线3-4连接组成。

5.根据权利要求4所述的单椭双抛流线型灌水器插头，其特征在于迎水段曲线1-2-3的方程为：

a²y²+b²x²＝a²b²

式中，a为椭圆长半轴，单位：mm；b为椭圆短半轴，单位：mm；a取值范围为：1≤a≤10；b取值范围为：1≤b≤8；a≥b；x为椭圆任意点的横坐标，y为椭圆任意点的纵坐标；-a≤x≤0，-b≤y≤b。

6.根据权利要求4所述的单椭双抛流线型灌水器插头，其特征在于抛物线曲线1-4的方程为：

y＝k₂x²+b

式中，b为抛物线曲线1-4顶点到坐标原点距离，也是椭圆短半轴，单位：mm；k₂为决定抛物线1-4形状和开口方向的系数，k₂取值范围为：-1≤k₂≤-0.01；x为抛物线1-4方程任意点的横坐标，y为1-4抛物线方程任意点的纵坐标，x≥0，y≥0。

7.根据权利要求4所述的单椭双抛流线型灌水器插头，其特征在于抛物线曲线3-4方程为：

y＝k₁x²-b

式中，b为抛物线曲线3-4顶点到坐标原点距离，也是椭圆短半轴，单位：mm；k₁为决定抛物线3-4形状和开口方向的系数，k₁取值范围为：0.01≤k₁≤1；x为抛物线3-4方程任意点的横坐标，y为抛物线3-4方程任意点的纵坐标，x≥0，y≤0。

8.一种上述权利要求2或3所述的单椭双抛流线型灌水器插头的安装方法，其特征在于：将灌水器插头的插头倒锥(6)的第一单椭双抛流线型曲线(11)沿迎水段曲线1-2-3在前，去流段曲线1-4-3在后的方向对准所打孔洞插入毛管，然后将插入的灌水器插头回拉至插头倒锥(6)的下端面紧贴毛管内壁的位置，保证插头与毛管贴合严实，防止灌水时漏水。