垂直搖臂式噴頭關鍵水力部件水力性能的影響.pdf

1、噴頭是實施噴灌的關鍵設備，噴頭的水力性能直接影響噴灌系統(tǒng)的質量。目前，應用最為廣泛和最具有代表性的中高壓噴頭為垂直搖臂式噴頭。但是垂直搖臂式噴頭結構較復雜，生產(chǎn)制造要求高，實踐應用中產(chǎn)品主要從國外進口。穩(wěn)流器和導流器是垂直搖臂式噴頭的關鍵水力部件，其性能決定了噴頭的水力性能。本文深入研究穩(wěn)流器和導流器對噴頭水力性能的影響，為建立垂直搖臂式噴頭設計方法提供依據(jù)。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用正交試驗法與數(shù)值模擬相結合的方法來

2、研究穩(wěn)流器形式、穩(wěn)流器的長度及穩(wěn)流器的安放位置等因素對噴頭流量和出口湍動能的影響，并尋找噴頭穩(wěn)流器的最佳結構形式和參數(shù)。分析結果表明:對噴頭出口湍動能的影響大小依次為穩(wěn)流器形式、穩(wěn)流器長度和穩(wěn)流器安放位置;對噴頭流量的影響大小依次為穩(wěn)流器形式、安放位置和穩(wěn)流器長度。
　　(2)采用單因素試驗方法，根據(jù)試驗方案所確定的不同試驗參數(shù)值，利用快速成型加工導流器樣機進行試驗，逐個分析導流器葉片彎曲段寬度、葉片直線段寬度和葉片數(shù)的取值范圍等

3、對噴頭步進角度、搖臂頻率、噴灌變差系數(shù)和水量分布等性能的影響。試驗結果表明:噴頭步進角度和搖臂頻率分別與導流器葉片彎曲段寬度和工作壓力呈線性變化;增加葉片數(shù)和葉片彎曲段寬度有利于提高噴頭的噴灌變差系數(shù)。
　　(3)采用二次回歸正交組合試驗研究導流器的位置參數(shù)對噴頭的搖臂頻率、步進角度和噴灌均勻度的影響規(guī)律，并得到導流器的最優(yōu)位置參數(shù)，繼而通過實驗，驗證所得到最優(yōu)位置參數(shù)的正確性。研究結果表明:搖臂頻率隨著導流器與搖臂轉軸之間的距離

4、增大而減小，隨著導流器偏移射流中心的角度和導流器直葉片與射流中心線夾角增大而增大;噴頭的步進角度隨著三者的增大而減小。導流器位置參數(shù)優(yōu)化之后，噴頭近處的水量較優(yōu)化之前增加25％左右;隨著組合間距的增加，優(yōu)化之后的噴灌均勻度要大大高于優(yōu)化之前。
　　(4)采用單向流固耦合的方法，初步建立噴頭驅動力，即導流器從水射流中獲取驅動力的數(shù)值計算模型，從定常計算結果中獲取驅動力的大小，并通過試驗值驗證數(shù)值模擬結果的準確性。將定常計算結果加載到

5、導流器上，對導流器進行了靜力學分析和模態(tài)分析。研究結果表明:模擬所得導流器水平和垂直方向的驅動力要小于試驗測定值，最大誤差為15.98％。導流器的最大應力為54.322MPa，小于材料的許用應力，滿足設計要求。導流器的受力變形主要分布在葉片彎曲部分。導流器的前三階振形基本一致，最大振動位移都出現(xiàn)在導流器葉片彎曲部分的頂點處;第四階振動位移出現(xiàn)在第一組葉片中間部分;五階固有振動對導流器的影響與六階固有振動的影響相似，最大振動位移都出現(xiàn)在第