CN107047236A - 倒刺型迷宫流道灌水器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种倒刺型迷宫流道灌水器，包括设有进水口和出水口的迷宫流道，其特征在于：所述迷宫流道包括串联在一起的两列若干相同的流道单元，其中每一个流道单元均由逆水流方向设置的相对交错的上侧倒刺和下侧倒刺组成；所述下侧倒刺设置在两个所述上侧倒刺之间；每个所述上侧倒刺或所述下侧倒刺均设有设置在迎水侧的圆弧段和设置在背水侧的直线段。本发明具有良好的水能耗散效果，出水均匀、不易堵塞。
Description
技术领域
本发明涉及灌溉领域，尤其涉及倒刺型迷宫流道灌水器。
背景技术
滴灌是目前世界上最有效的一种节水灌溉方式，是发展现代农业、高效、节约型农业最佳的灌溉方式。灌水器是整个滴灌工程的最为关键的部件，其性能的优劣极大地决定了整体工程效益的灌溉质量，特别是在过滤设备不够完善和水质较差的情况下，流道堵塞情况更为严重，其堵塞主要是由水肥液中的化学物质、微生物黏性物质和杂质引起的。通过增加流道断面尺寸，提高出水的均匀系数，增强流道抗堵塞能力，保证灌水器在一定压力条件下具有好的工作性能是目前滴灌专家的研究热点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有良好的水能耗散效果、出水均匀、不易堵塞的倒刺型迷宫流道灌水器。
为解决上述问题，本发明所述的倒刺型迷宫流道灌水器，包括设有进水口和出水口的迷宫流道，其特征在于：所述迷宫流道包括串联在一起的两列若干相同的流道单元，其中每一个流道单元均由逆水流方向设置的相对交错的上侧倒刺和下侧倒刺组成；所述下侧倒刺设置在两个所述上侧倒刺之间；每个所述上侧倒刺或所述下侧倒刺均设有设置在迎水侧的圆弧段和设置在背水侧的直线段。
每一个所述流道单元总长为2.1mm。
每个所述上侧倒刺或所述下侧倒刺的宽度均为0.5mm，且与迎水侧直线的夹角为45°~65°。
所述直线段的长度为1.63mm。
所述上侧倒刺与所述下侧倒刺的间距为1.56~1.92mm。
单侧相邻的两个所述上侧倒刺之间的间距或两个所述下侧倒刺之间的间距均为3.42~3.78mm。
所述圆弧段半径为0.05~0.65mm。
所述进水口为栅格式进水口。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明依据植物茎秆上的倒刺现象设计，该灌水器流道由两列相对的交错倒刺型结构组成，每列倒刺型结构的偏角都为逆水流方向，每个倒刺结构都由迎水侧的圆弧段、背水侧的直线段组成，并且相邻的倒刺结构保持一定的间距，利用偏向于进口方向的倒刺型结构对水流的耗散作用，以及倒刺结构产生的绕流作用，使水流产生强烈的弯曲碰撞和涡旋效果，耗能效果明显。
2、本发明的流道结构的最小断面尺寸范围为0.55~0.65mm2，其流态指数范围为0.474~0.508；在倒刺与迎水侧直线的夹角为45°且圆弧半径为0.65时，具有流态指数最小值，抗堵塞性能也最佳。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明倒刺型迷宫流道的单元结构示意图。
图3为本发明倒刺型迷宫流道的压力-流量关系曲线图。
图4为本发明倒刺型迷宫流道实施例的水流迹线图。
图5为本发明倒刺型迷宫流道实施例的速度矢量图。
图中：1—出水口；2—进水口；3—迷宫流道；4—下侧倒刺；5—上侧倒刺；6—圆弧段；7—直线段。
具体实施方式
如图1~2所示，倒刺型迷宫流道灌水器，包括设有进水口2和出水口1的迷宫流道3。迷宫流道3包括串联在一起的两列若干相同的流道单元，其中每一个流道单元均由逆水流方向设置的相对交错的上侧倒刺5和下侧倒刺4组成；下侧倒刺4设置在两个上侧倒刺5之间；每个上侧倒刺5或下侧倒刺4均设有设置在迎水侧的圆弧段6和设置在背水侧的直线段7。
其中：每一个流道单元总长为2.1mm。
每个上侧倒刺5或下侧倒刺4的宽度均为0.5mm，且与迎水侧直线的夹角为45°~65°。
直线段7的长度为1.63mm。
上侧倒刺5与下侧倒刺4的间距为1.56~1.92mm。
单侧相邻的两个上侧倒刺5之间的间距或两个下侧倒刺4之间的间距均为3.42~3.78mm。
圆弧段6半径为0.05~0.65mm。
进水口2为栅格式进水口。
在CFD分析软件FLUENT中进行了本发明倒刺型迷宫流道灌水器的水力性能模拟（参见图3），得到了灌水器在不同压力下的流量，并拟合出压力-流量关系曲线，其关系式为，流态指数为0.474，水力性能良好。压力随单元数增加而降低，流道单元的消能作用明显。
观察流道中间截面的水流迹线图和速度矢量图（参见图4及图5），利用倒刺型结构对水流的耗散作用，以及倒刺结构产生的绕流作用，水流产生强烈的弯曲碰撞和涡旋效果，水流紊动耗能效果明显。整个流道连续均匀基本无死角区，唯一的低速区为涡旋区，该涡旋区为动态区域其位置随水流扰动不断变化，不会产生沉积，故该灌水器在较长时间内使用不易堵塞。
Claims (8)
1.倒刺型迷宫流道灌水器，包括设有进水口（2）和出水口（1）的迷宫流道（3），其特征在于：所述迷宫流道（3）包括串联在一起的两列若干相同的流道单元，其中每一个流道单元均由逆水流方向设置的相对交错的上侧倒刺（5）和下侧倒刺（4）组成；所述下侧倒刺（4）设置在两个所述上侧倒刺（5）之间；每个所述上侧倒刺（5）或所述下侧倒刺（4）均设有设置在迎水侧的圆弧段（6）和设置在背水侧的直线段（7）。
2.如权利要求1所述的倒刺型迷宫流道灌水器，其特征在于：每一个所述流道单元总长为2.1mm。
3.如权利要求1所述的倒刺型迷宫流道灌水器，其特征在于：每个所述上侧倒刺（5）或所述下侧倒刺（4）的宽度均为0.5mm，且与迎水侧直线的夹角为45°~65°。
4.如权利要求1所述的倒刺型迷宫流道灌水器，其特征在于：所述直线段（7）的长度为1.63mm。
5.如权利要求1所述的倒刺型迷宫流道灌水器，其特征在于：所述上侧倒刺（5）与所述下侧倒刺（4）的间距为1.56~1.92mm。
6.如权利要求1所述的倒刺型迷宫流道灌水器，其特征在于：单侧相邻的两个所述上侧倒刺（5）之间的间距或两个所述下侧倒刺（4）之间的间距均为3.42~3.78mm。
7.如权利要求1所述的倒刺型迷宫流道灌水器，其特征在于：所述圆弧段（6）半径为0.05~0.65mm。
8.如权利要求1所述的倒刺型迷宫流道灌水器，其特征在于：所述进水口（2）为栅格式进水口。
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