摇臂式喷头副喷嘴仰角及位置参数的优化

来源：农业工程学报杂志2015年第11期北京时间：

作者：王玄,李广,郭聪聪,韩文霆,姚小敏,孙瑜,

摘要：摇臂式喷头副喷嘴的主要作用是增加喷头近处的喷水量，从而提高喷头的喷灌均匀度，因此对摇臂式喷头副喷嘴的研究具有重要意义。该文采用流场模拟和试验相结合的方法对摇臂式喷头的副喷嘴结构参数进行了优化设计。首先采用逆向工程的设计方法，运用Pro/E建立了摇臂式喷头的三维结构，选择副喷嘴的仰角和位置为待优化参数，设计出9种副喷嘴结构的摇臂式喷头。运用Pro/E和HyperMesh软件建立了9种副喷嘴结构摇臂式喷头的三维内流道模型，利用CFD软件FLUENT对9种喷头的内流道进行三维模拟，运用快速成型技术加工出喷头样品进行试验验证，在矩形组合方式下运用4种插值方法（距离插值法、线性插值法、立方插值法和三次样条插值法）计算喷灌组合均匀度，并且利用Sprinkler3D软件通过二维插值的方法建立了9种喷头的压力水量分布模型，对喷头喷洒均匀性进行评价。结果表明，6号喷头（副喷嘴位置参数为19.8 mm、仰角参数为18°）的模拟流量和速率较大，试验水量分布在2～12 m之间能够保持较好均匀性，且射程达到14 m以上，喷灌均匀度在压力为250和300 kPa下都达到80%以上。因此，副喷嘴位置参数19.8 mm、仰角参数18°为摇臂式喷头副喷嘴的最佳结构参数。该研究为摇臂式喷头结构设计和喷灌系统优化等提供参考。

关键词：喷头, 灌溉, 优化, 参数, 摇臂式喷头, 副喷嘴, 喷灌均匀度, FLUENT模拟