全射流噴頭射流元件水力特性研究.pdf

1、全射流噴頭的研制是國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃“變量噴灑低能耗輕小型噴灌機(jī)組”(項(xiàng)目編號(hào)：2006AA100211)和江蘇省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“全射流噴頭射流附壁理論與數(shù)值模擬”(BK2007089)的內(nèi)容之一。
　　 全射流噴頭是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的一種新型的節(jié)水灌溉產(chǎn)品，其核心部件為射流元件，運(yùn)用水流附壁原理驅(qū)動(dòng)噴頭步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。射流元件內(nèi)部附壁流場(chǎng)壓力分布及噴頭步進(jìn)頻率的研究是全射流噴頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)鍵。本文對(duì)射流元件靜態(tài)附壁和動(dòng)態(tài)切換狀態(tài)下

2、的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證；對(duì)隙控式全射流噴頭步進(jìn)頻率進(jìn)行了研究，基于壓力脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)對(duì)噴頭步進(jìn)頻率進(jìn)行了測(cè)量，為射流元件的結(jié)構(gòu)改進(jìn)及穩(wěn)定性的提高提供理論依據(jù)。
　　 本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　　 (1)較系統(tǒng)的總結(jié)了國(guó)內(nèi)外附壁射流現(xiàn)象的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀，介紹了全射流噴頭的工作原理及其優(yōu)點(diǎn)，分析了全射流噴頭在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的主要技術(shù)難點(diǎn)。
　　 (2)從自由紊動(dòng)射流理論及附壁射流理論出發(fā)，分析射流元

3、件內(nèi)附壁流場(chǎng)相關(guān)參數(shù)計(jì)算公式。對(duì)有控制流作用下的附壁射流流場(chǎng)進(jìn)行了研究，首次引入補(bǔ)氣孔位置作為射流元件附壁流場(chǎng)影響因素。
　　 (3)采用靜態(tài)數(shù)值模擬和可視化試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)射流元件靜態(tài)穩(wěn)定附壁狀態(tài)下的流場(chǎng)特性進(jìn)行了研究。通過(guò)數(shù)值模擬，得到射流元件結(jié)構(gòu)參數(shù)及工作壓力對(duì)靜態(tài)附壁射流流場(chǎng)的影響。射流附壁過(guò)程中，射流左右壓差和補(bǔ)氣孔補(bǔ)入的高速氣流共同作用推動(dòng)主流偏轉(zhuǎn)。相同壓力下，射流偏轉(zhuǎn)角和附壁沖擊角隨位差比率增大而增大；相同位差

4、比率下，射流偏轉(zhuǎn)角和附壁沖擊角隨壓力增大而增大。附壁點(diǎn)距離、附壁側(cè)壁面動(dòng)壓最大值位置的變化均與補(bǔ)氣孔位置變化相關(guān)。首次提出將補(bǔ)氣孔補(bǔ)氣速度的變化作為判斷附壁是否充分的指標(biāo)之一。
　　 進(jìn)行了射流元件可視化觀測(cè)試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)手段得到附壁射流偏轉(zhuǎn)角、附壁沖擊角。測(cè)量了靜態(tài)附壁狀態(tài)下射流元件附壁側(cè)壓力分布。工作壓力的變化影響壁面壓力分布，但對(duì)附壁點(diǎn)位置及附壁沖擊點(diǎn)位置改變不大。初步揭示了補(bǔ)氣孔位置與附壁點(diǎn)、附壁沖擊點(diǎn)、穩(wěn)定附壁時(shí)間之間