CN112931157A - 一种滴灌灌水器和滴灌系统 - Google Patents

一种滴灌灌水器和滴灌系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种滴灌灌水器和滴灌系统。滴灌灌水器包括：进水口；出水口；若干流道单元，其设于所述进水口和所述出水口之间，所述流道单元包括连通设置的第一主流道、第二主流道和多个分支流道，所述第一主流道靠近所述进水口设置，所述第二主流道靠近所述出水口设置，所述分支流道设于所述第一主流道和所述第二主流道之间，所述分支流道沿所述第二主流道的切向或者径向设置。水流进入到第一主流道内时，冲击第一主流道进行消能，随后通过分支流道形成分流实现消能，接着再切向进入到第二主流道内形成漩涡进行涡流消能，或者径向进入到第二主流道内进行对冲消能、紊流消能，实现了较佳的消能效果，且消能效果不受限于流道尺寸。

Description

一种滴灌灌水器和滴灌系统
技术领域
本发明涉及滴灌技术领域，具体涉及一种滴灌灌水器和滴灌系统。
背景技术
滴灌灌水器是滴灌系统的核心部件，灌水器的水力性能与抗堵塞能力直接决定了滴灌工程的灌溉质量与系统寿命，因此合理设计滴灌灌水器，提高其抗堵塞能力与水力性能对改善滴灌系统性能，提高系统使用寿命，降低系统成本都具有重要的意义。
现有技术中的滴灌灌水器的流道通常采用迷宫，主要通过流道复杂的边界条件对水流进行紊流消压，其中流道的边界条件通常由直线型和圆弧型形成的。为了获得较佳的紊流消压效果，上述的迷宫流道的尺寸较小且基于欧氏几何理论来形成，流道的边界是分段连续可导的，这使得流道的边界的复杂程度是有限的，从而导致水流紊乱的程度也是有限的，为此所获得的紊流消压效果也是有限的。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的流道的边界的复杂程度是有限的，从而导致水流紊乱的程度也是有限的，为此所获得的紊流消压效果也是有限的缺陷，从而提供一种滴灌灌水器和滴灌系统。
一种滴灌灌水器，包括：
进水口；
出水口；
若干流道单元，其设于所述进水口和所述出水口之间，所述流道单元包括连通设置的第一主流道、第二主流道和多个分支流道，所述第一主流道靠近所述进水口设置，所述第二主流道靠近所述出水口设置，所述分支流道设于所述第一主流道和所述第二主流道之间，所述分支流道沿所述第二主流道的切向或者径向设置。
进一步地，所述流道单元还包括第三主流道，所述第三主流道设于所述第一主流道靠近所述进水口的一侧，所述第三主流道的侧壁沿远离所述进水口的方向逐渐扩张设置。
进一步地，所述第三主流道为第一圆台形结构设置。
进一步地，所述第一主流道为棱柱形结构设置，所述分支流道的其中一端部设于所述棱柱形结构的棱角处，且另一端部和所述第二主流道连通设置。
进一步地，所述棱角处为第一弧形结构设置，所述分支流道靠近所述棱角处的端部为第二弧形结构设置。
进一步地，所述流道单元还包括导引流道，其和所述分支流道对应设置，所述导引流道连通所述第一主流道和所述分支流道。
进一步地，所述导引流道为第一圆柱形结构设置。
进一步地，所述第二主流道包括沿远离所述进水口的方向依次设置第二圆柱形结构和第二圆台形结构，所述第二圆台形结构沿远离所述进水口的方向逐渐收敛设置。
进一步地，所述流道单元还包括第四主流道，其设于所述第二圆台形结构远离所述进水口的一侧，所述第四主流道为第三圆柱形结构设置。
一种滴灌系统，包括如上述的滴灌灌水器。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的一种滴灌灌水器，包括：进水口；出水口；若干流道单元，其设于所述进水口和所述出水口之间，所述流道单元包括连通设置的第一主流道、第二主流道和多个分支流道，所述第一主流道靠近所述进水口设置，所述第二主流道靠近所述出水口设置，所述分支流道设于所述第一主流道和所述第二主流道之间，所述分支流道沿所述第二主流道的切向或者径向设置。此结构的一种滴灌灌水器，水流进入到第一主流道内时，冲击第一主流道进行消能，随后通过分支流道形成分流实现消能，接着再切向进入到第二主流道内形成漩涡进行涡流消能，或者径向进入到第二主流道内进行对冲消能、紊流消能，实现了较佳的消能效果，且消能效果不受限于流道尺寸，可相较于背景技术中的滴灌灌水器的流道尺寸适当增大，可实现在保证了消能效果的同时又增强抗堵塞性能。
2.本发明提供的一种滴灌灌水器，所述流道单元还包括第三主流道，所述第三主流道设于所述第一主流道靠近所述进水口的一侧，所述第三主流道的侧壁沿远离所述进水口的方向逐渐扩张设置。此结构的一种滴灌灌水器，通过设置有第三主流道，使水流平稳地进入到第一主流道内，避免出现死水区而发生堵塞的情况出现，从而降低了在第一主流道内发生堵塞的可能性。
3.本发明提供的一种滴灌灌水器，所述棱角处为第一弧形结构设置，所述分支流道靠近所述棱角处的端部为第二弧形结构设置。此结构的一种滴灌灌水器，通过设置有第一弧形结构和第二弧形结构，避免出现死水区而发生堵塞的情况出现。
4.本发明提供的一种滴灌灌水器，所述第二主流道包括沿远离所述进水口的方向依次设置第二圆柱形结构和第二圆台形结构，所述第二圆台形结构沿远离所述进水口的方向逐渐收敛设置。此结构的一种滴灌灌水器，水流切向进入到第二圆柱形结构和第二圆台形结构内形成漩涡进行涡流消能，或者水流径向进入到第二圆柱形结构内进行对冲消能后再进入到第二圆台形结构内进一步进行紊流消能，实现了较佳的消能效果。
5.本发明提供的一种滴灌系统，包括如上述的滴灌灌水器。此结构的一种滴灌灌水器，由于包括上述的滴灌灌水器，为此自然而然地具有因包括上述的滴灌灌水器所带来的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例1中提供的滴灌灌水器的结构示意图；
图2为图1所示的A处的局部放大图；
图3为图1所示的滴灌灌水器的仰视局部放大图；
图4为图1所示的滴灌灌水器的仰视图；
图5为图1所示的切向设置时第二圆柱形结构和分支流道的截面流线图；
图6为图1所示的切向设置时第二圆柱形结构和分支流道的截面速度矢量图；
图7为图1所示的径向设置时第二圆柱形结构和分支流道的截面流线图；
图8为图1所示的滴灌灌水器的局部示意图；
图9为图1所示的滴灌灌水器的压力流量关系图；
附图标记说明：
1-进水流道，11-进水口，2-出水流道，21-出水口，3-流道单元，31-第三主流道，32-第一主流道，321-第一弧形结构，33-导引流道，34-分支流道，341-第二弧形结构，35-第二主流道，351-第二圆柱形结构，352-第二圆台形结构，36-第四主流道。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供如图1至图8所示的一种滴灌灌水器，包括进水口11、出水口21、若干流道单元3，其中若干流道单元3设于进水口11和出水口21之间。具体地，进水口11设于进水流道1上，出水口21设于出水流道2上，若干流道单元3连通进水流道1和出水流道2。
如图1至图3所示，每个流道单元3包括连通设置的第三主流道31、第一主流道32、第二主流道35、第四主流道36、多个导引通道和多个分支流道34。其中沿远离进水口11的方向依次设置有第三主流道31、第一主流道32、导引通道、分支流道34、第二主流道35和第四主流道36。需要说明的是，远离进水口11的方向是指图1中自上而下的方向。作为可替换的一种实施方式，每个流道单元3也可以设置为不包括第三主流道31和/或导引流道33和/或第四主流道36。
如图1和至图3所示，第一主流道32靠近进水口11设置，第二主流道35靠近出水口21设置，分支流道34设于第一主流道32和第二主流道35之间，分支流道34沿第二主流道35的切向或者径向设置，如图4至图6所示的为切向设置，如图7和图8所示的为径向设置。其中，第一主流道32为棱柱形结构设置，分支流道34的其中一端部设于棱柱形结构的棱角处，且另一端部和第二主流道35连通设置。具体地，棱柱形结构为三棱柱形结构或者其他，分支流道34设置有三个或者其他数量。以及如图2和图3所示，棱角处为第一弧形结构321设置，分支流道34靠近棱角处的端部为第二弧形结构341设置。通过设置有第一弧形结构321和第二弧形结构341，避免出现死水区而发生堵塞的情况出现。
需要说明的是，切向设置是指分流流道的延伸方向和第二主流道35相切，径向设置是指分流流道的延伸方向经过第二主流道35的中心。
如图2所示，第三主流道31设于第一主流道32靠近进水口11的一侧，第三主流道31的侧壁沿远离进水口11的方向逐渐扩张设置。具体地，第三主流道31为第一圆台形结构设置。通过设置有第三主流道31，使水流平稳地进入到第一主流道32内，避免出现死水区而发生堵塞的情况出现，从而降低了在第一主流道32内发生堵塞的可能性。
如图2和图3所示，导引流道33和分支流道34对应设置，导引流道33连通第一主流道32和分支流道34。具体地，导引流道33设置有三个或者其他数量，以及导引流道33为第一圆柱形结构设置。
如图3所示，第二主流道35包括沿远离进水口11的方向依次设置第二圆柱形结构351和第二圆台形结构352，第二圆台形结构352沿远离进水口11的方向逐渐收敛设置。水流切向进入到第二圆柱形结构351和第二圆台形结构352内形成漩涡进行涡流消能，或者水流径向进入到第二圆柱形结构351内进行对冲消能后再进入到第二圆台形结构352内进一步进行紊流消能，实现了较佳的消能效果。
如图2所示，第四主流道36设于第二圆台形结构352远离进水口11的一侧，第四主流道36为第三圆柱形结构设置。
其中，上述的每个流道单元3的总高度可为5.1毫米或者其他尺寸，进水流道1与出水流道2的直径均为0.7毫米或者其他尺寸；第一圆台形结构的进口端部直径为0.7毫米或者其他尺寸，出口端部直径为2.1毫米或者其他尺寸，高度为0.7毫米或者其他尺寸；三棱柱形结构中的等边三角形的边长为6毫米或者其他尺寸，高度为0.7毫米或者其他尺寸，以及第一弧形结构321的半径为0.5毫米或者其他尺寸；第一圆柱形结构的直径为1毫米或者其他尺寸，高度为0.1毫米或者其他尺寸；分支流道34为直径为1毫米或者其他尺寸的第二弧形结构341与底边长1毫米或者其他尺寸且宽0.7毫米或者其他尺寸的梯台的组合体；第二圆柱形结构351的直径4毫米或者其他尺寸，高度0.7毫米或者其他尺寸；第三圆柱形结构的直径为0.7毫米或者其他尺寸，高度为0.1毫米或者其他尺寸；第二圆台形结构352的进口端部直径为4毫米或者其他尺寸，出水端部直径为0.7毫米或者其他尺寸，高度为2.8毫米或者其他尺寸。
其中如图9所示，在CFD分析软件FLUENT中进行了本发明的水力性能模拟，得到了滴灌灌水器在不同压力下的流量，并拟合出压力——流量关系曲线，其流态指数为0.5291，水力性能良好，压力随单元数增加而降低，流道单元3的消能作用明显。
本发明的一种滴灌灌水器，水流进入到第一主流道32内时，冲击第一主流道32进行消能，随后通过分支流道34形成分流实现消能，接着再切向进入到第二主流道35内形成漩涡进行涡流消能，其中在第二圆柱形结构351内形成漩涡，涡流在第二圆台形结构352内充分发展，从而利用涡流进行消能；或者径向进入到第二主流道35内进行对冲消能、紊流消能，其中在第二圆柱形结构351内形成对冲，利用对冲进行消能，随后水流在第二圆台形结构352内充分紊流；实现了较佳的消能效果，且消能效果不受限于流道尺寸，可相较于背景技术中的滴灌灌水器的流道尺寸适当增大，可实现在保证了消能效果的同时又增强抗堵塞性能。
实施例2
本实施例提供一种滴灌系统，包括实施例1中的滴灌灌水器。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种滴灌灌水器，其特征在于，包括：
进水口；
出水口；
若干流道单元，其设于所述进水口和所述出水口之间，所述流道单元包括连通设置的第一主流道、第二主流道和多个分支流道，所述第一主流道靠近所述进水口设置，所述第二主流道靠近所述出水口设置，所述分支流道设于所述第一主流道和所述第二主流道之间，所述分支流道沿所述第二主流道的切向或者径向设置。
2.根据权利要求1所述的一种滴灌灌水器，其特征在于，所述流道单元还包括第三主流道，所述第三主流道设于所述第一主流道靠近所述进水口的一侧，所述第三主流道的侧壁沿远离所述进水口的方向逐渐扩张设置。
3.根据权利要求2所述的一种滴灌灌水器，其特征在于，所述第三主流道为第一圆台形结构设置。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种滴灌灌水器，其特征在于，所述第一主流道为棱柱形结构设置，所述分支流道的其中一端部设于所述棱柱形结构的棱角处，且另一端部和所述第二主流道连通设置。
5.根据权利要求4所述的一种滴灌灌水器，其特征在于，所述棱角处为第一弧形结构设置，所述分支流道靠近所述棱角处的端部为第二弧形结构设置。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种滴灌灌水器，其特征在于，所述流道单元还包括导引流道，其和所述分支流道对应设置，所述导引流道连通所述第一主流道和所述分支流道。
7.根据权利要求6所述的一种滴灌灌水器，其特征在于，所述导引流道为第一圆柱形结构设置。
8.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种滴灌灌水器，其特征在于，所述第二主流道包括沿远离所述进水口的方向依次设置第二圆柱形结构和第二圆台形结构，所述第二圆台形结构沿远离所述进水口的方向逐渐收敛设置。
9.根据权利要求8所述的一种滴灌灌水器，其特征在于，所述流道单元还包括第四主流道，其设于所述第二圆台形结构远离所述进水口的一侧，所述第四主流道为第三圆柱形结构设置。
10.一种滴灌系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的滴灌灌水器。
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