旋轉(zhuǎn)式噴頭射程計(jì)算模型研究.pdf

1、本文以旋轉(zhuǎn)式噴頭在有風(fēng)情況下的射程計(jì)算理論模型為研究對(duì)象，總結(jié)了噴灌的發(fā)展歷史以及發(fā)展方向，分析了噴頭射程計(jì)算模型研究的進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了半經(jīng)驗(yàn)辦理論公式和理論公式。并通過(guò)對(duì)大量相關(guān)資料的分析得出：現(xiàn)有的噴灌噴頭射程計(jì)算中，未考慮到風(fēng)速的影響，與噴灌實(shí)際發(fā)生情況有差異，公式在應(yīng)用過(guò)程中受到限制。作者借助牛頓第二定律和空氣動(dòng)力學(xué)方程，推導(dǎo)出在考慮風(fēng)速情況下，噴頭的理論射程公式模型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明本文模型具有一定的精度，模

2、型公式可廣泛應(yīng)用于噴頭射程的計(jì)算之中，具有一定的參考意義。本文的主要研究成果如下： (1)對(duì)無(wú)風(fēng)條件下，已有的幾個(gè)主要旋轉(zhuǎn)式噴頭射程公式進(jìn)行了比較和準(zhǔn)確性分析，選取其中常文海、加維林、馮傳達(dá)、Cauazza、于浙民等公式，通過(guò)比較分析認(rèn)為： 分析結(jié)果認(rèn)為文中所給公式可分為三類(lèi)：依次為Cauazza公式、馮傳達(dá)公式、于浙民公式為第一類(lèi)，第二類(lèi)為加維林公式計(jì)算值，常文海公式計(jì)算值為第三類(lèi)。 (2)噴頭射程的預(yù)測(cè)涉及因

3、素較多，各因素之間是一種非線(xiàn)性、不確定關(guān)系。文章從影響PY系列噴頭射程的3個(gè)主要因素出發(fā)，采用L-M優(yōu)化算法預(yù)測(cè)噴頭射程，并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比。應(yīng)用建立好的模型分別預(yù)測(cè)噴射仰角、噴嘴直徑和工作壓力等影響因素與噴頭射程的變化規(guī)律，結(jié)果表明該算法精確度高，收斂速度快，誤差小，適用性強(qiáng)，可適用應(yīng)用于其它類(lèi)型的噴頭射程預(yù)測(cè)。 (3)基于空氣動(dòng)力學(xué)原理，研究了噴頭水滴在空氣中的運(yùn)動(dòng)模型，分析了噴灌水滴阻力特性參數(shù)及最大水滴直徑與噴嘴直徑和工

4、作壓力的關(guān)系，推導(dǎo)了考慮風(fēng)速條件下的旋轉(zhuǎn)式噴頭射程的解析計(jì)算公式，考慮無(wú)風(fēng)條件下用試驗(yàn)和已有文獻(xiàn)中的多種噴頭射程實(shí)測(cè)值對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明本文模型物理背景清晰，模型中的參數(shù)與噴頭的型號(hào)無(wú)關(guān)，適應(yīng)性強(qiáng)，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的誤差小，精度較高，適用于其它類(lèi)型噴頭的射程計(jì)算。 (4)傳統(tǒng)色斑法在測(cè)量水滴直徑時(shí)簡(jiǎn)單易行，能滿(mǎn)足一般的精度要求，但手續(xù)繁瑣，工作量大。本文提出基于Adobe 7.0軟件的水滴直徑測(cè)量方法，對(duì)形成的色斑圖案進(jìn)行

5、整體等比例放大處理，然后勾勒出各個(gè)色斑的輪廓，采用軟件自動(dòng)測(cè)量其面積值，測(cè)量結(jié)果直接導(dǎo)入Excel中，換算為雨滴直徑值。運(yùn)用該方法對(duì)色斑直徑與水滴直徑關(guān)系進(jìn)行了率定，得出雨滴直徑與色斑直徑率定關(guān)系式。同時(shí)對(duì)Rainbird 30PSH、46H系列噴頭的水滴直徑進(jìn)行了測(cè)量，得到了三種水滴平均直徑的關(guān)系、水滴直徑與噴頭距離的關(guān)系以及水滴累積體積百分?jǐn)?shù)曲線(xiàn)圖。所用方法克服了傳統(tǒng)方法在測(cè)量一些不規(guī)則色斑時(shí)精確度低、以及觀(guān)測(cè)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等方面精度低