[发明专利]基于文丘里原理的抗堵灌水器

说明书

技术领域

本发明属于灌溉领域，特别涉及一种用于农业节水灌溉中的基于文丘里原理的抗堵灌水器。

背景技术

灌水器是滴灌工程的核心部件，整个滴灌工程的效果都由灌水器的灌水状态来体现，其水力性能和抗堵性能的优劣极大地决定了整体工程效益的好坏。灌水器的主要作用是消能，将输水管道输送来的压力水（也可以混有肥料）以较小的流量均匀缓慢地输送到作物根部附近土壤中。为达到消能效果，目前的灌水器流道大多强弯曲而且细长，造成灌水器转折区易堵塞，因此设计一种综合考虑消能能力和抗堵能力的灌水器流道就很有必要。

发明内容

本发明的目的在于克服以往灌水器抗堵能力差，且仅依靠转折区域进行消能的缺点，提出了一种综合考虑消能能力和抗堵能力的灌水器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括带有进水口和出水口的基于文丘里原理的抗堵迷宫流道；

所述基于文丘里原理的抗堵迷宫流道包括若干相同的流道单元，每一个流道单元均由收缩段、喉部、扩散段和从喉部到扩散段的引流段四部分组成，且在收缩段和扩散段之间设置有竖直挡块，在扩散段和和引流段之间设置有三角形挡块。

所述的流道单元收缩段的入口宽度为1.2mm，流道单元宽为2.6mm，高为3.4mm，流道上边缘宽度为1.4mm，左右两侧圆角均为0.2mm；三角形挡块形成钝角的两条边长度分别为0.6mm和1.6mm，钝角为120°，三角形挡块最短的边与竖直线形成的锐角为75°，三角形挡块最上端与流道上边缘的距离为0.8mm，最左端与上边缘中线的距离为0.2mm；竖直挡块的宽度为0.3mm，高度为1.5mm，竖直挡块上方两圆角为0.05mm，下方两圆角为0.2mm，下方左圆弧左端与流道收缩段的距离为0.6mm，下方右圆弧右端与下一个流道单元的收缩段距离为1.3mm。

所述的进水口为栅格式进水口。

本发明改进了迷宫流道结构，将文丘里原理应用到流道设计中，每个流道单元都包括收缩段、喉部、扩散段和从喉部到扩散段的引流段。本发明利用添加的三角形挡块，使形成漩涡消能的区域不仅包括流道拐角处，也包括挡块附近，并且文丘里管的转折、渐缩与渐括形成局部水头损失，提高了流道消能能力，同时利用引流段形成的较高速度，冲洗速度较低易堵的扩散转折段，使后者不容易产生堵塞，达到灌水器消能并且抗堵塞的目的。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明基于文丘里原理的抗堵灌水器流道单元结构图；

图3是本发明基于文丘里原理的抗堵灌水器的压力‐流量关系曲线，其中横坐标为压力，纵坐标为流量。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明包括带有栅格式进水口2和出水口1的基于文丘里原理的抗堵迷宫流道7；基于文丘里原理的抗堵迷宫流道7包括若干相同的流道单元，每一个流道单元均由收缩段3、喉部4、扩散段5和从喉部到扩散段的引流段6四部分组成，且在收缩段3和扩散段5之间设置有竖直挡块9，在扩散段5和和引流段6之间设置有三角形挡块8。

参见图2，本发明流道单元收缩段3的入口宽度为1.2mm，流道单元宽为2.6mm，高为3.4mm，流道上边缘宽度为1.4mm，左右两侧圆角均为0.2mm；三角形挡块8形成钝角的两条边长度分别为0.6mm和1.6mm，钝角为120°，三角形挡块8最短的边与竖直线形成的锐角为75°，三角形挡块8最上端与流道上边缘的距离为0.8mm，最左端与上边缘中线的距离为0.2mm；竖直挡块9的宽度为0.3mm，高度为1.5mm，竖直挡块9上方两圆角为0.05mm，下方两圆角为0.2mm，下方左圆弧左端与流道收缩段3的距离为0.6mm，下方右圆弧右端与下一个流道单元的收缩段3距离为1.3mm。

参见图3，在CFD分析软件FLUENT中进行了基于文丘里原理的抗堵灌水器的水力性能模拟，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Q=0.2138H^0.5176，流态指数为0.5176，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。不止在流道转折处，而且在三角形挡块附近有多处明显漩涡，增强了流道消能作用，沿水流方向，在引流段末端有较大的速度值，有助于此区域的沉积物被冲走，保证了灌水器较好的抗堵性能。