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家高技術(shù)研究發(fā)展計劃“變量噴灑低能耗輕小型噴灌機組”(項目編號：2006AA100211)和江蘇省自然科學(xué)基金資助項目“全射流噴頭射流附壁理論與數(shù)值模擬”(BK2007089)的內(nèi)容之一。
　　 全射流噴頭是我國獨創(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，運用水流附壁原理驅(qū)動噴頭步進轉(zhuǎn)動。射流元件內(nèi)部附壁流場壓力分布及噴頭步進頻率的研究是全射流噴頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)鍵。本文對射流元件靜態(tài)附壁和動態(tài)切換狀態(tài)下

2、的內(nèi)部流場進行了數(shù)值模擬，并進行試驗驗證；對隙控式全射流噴頭步進頻率進行了研究，基于壓力脈動實驗對噴頭步進頻率進行了測量，為射流元件的結(jié)構(gòu)改進及穩(wěn)定性的提高提供理論依據(jù)。
　　 本文的主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　 (1)較系統(tǒng)的總結(jié)了國內(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，分析了全射流噴頭在產(chǎn)業(yè)化過程中的主要技術(shù)難點。
　　 (2)從自由紊動射流理論及附壁射流理論出發(fā)，分析射流元

3、件內(nèi)附壁流場相關(guān)參數(shù)計算公式。對有控制流作用下的附壁射流流場進行了研究，首次引入補氣孔位置作為射流元件附壁流場影響因素。
　　 (3)采用靜態(tài)數(shù)值模擬和可視化試驗相結(jié)合的方法，對射流元件靜態(tài)穩(wěn)定附壁狀態(tài)下的流場特性進行了研究。通過數(shù)值模擬，得到射流元件結(jié)構(gòu)參數(shù)及工作壓力對靜態(tài)附壁射流流場的影響。射流附壁過程中，射流左右壓差和補氣孔補入的高速氣流共同作用推動主流偏轉(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。附壁點距離、附壁側(cè)壁面動壓最大值位置的變化均與補氣孔位置變化相關(guān)。首次提出將補氣孔補氣速度的變化作為判斷附壁是否充分的指標之一。
　　 進行了射流元件可視化觀測試驗，通過試驗手段得到附壁射流偏轉(zhuǎn)角、附壁沖擊角。測量了靜態(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，但對附壁點位置及附壁沖擊點位置改變不大。初步揭示了補氣孔位置與附壁點、附壁沖擊點、穩(wěn)定附壁時間之間