[发明专利]一种低压均匀喷洒喷头空间流道的优化设计方法

摘要

本发明涉及一种低压均匀喷洒喷头空间流道的优化设计方法，属于节水灌溉喷灌系统中的关键设备的设计方法。具体为：在确定喷头的型号及进口直径的情况下，确定出口截面形状大小、流道偏转角、流道型线的半径和弧长以及出口仰角的尺寸，实现喷头空间流道的结构优化。并且实现在不同进口直径条件下空间流道的参数化设计，得到喷头空间流道结构参数的确定方法。本发明形成了低压工况下空间流道的设计方法，实现了喷头水力性能的优化，且高效节能。

主权项

1.一种低压均匀喷洒喷头空间流道的优化设计方法，包括如下步骤进行：步骤一：待优化的低压均匀喷洒喷头的进口截面为圆形，进口直径为D；喷头出口截面面积S_a；进口截面和出口截面之间的流道型线呈圆弧形；所述进口直径D和所述出口截面面积S_a均为固定值；步骤二：建立三维坐标系，以进口截面的圆心为原点，以原点的竖直方向作为坐标系的Y轴，流道型线的圆心位于坐标系的X轴上，并且流道型线与Y轴的切点恰好落于坐标系的原点处；步骤三；选定进行低压均匀喷洒喷头空间流道优化所需的变量参数：包括流道偏转角α、流道型线的圆弧半径r、流道型线的弧长L、出口仰角γ和出口截面的形状；其中：流道偏转角α定义为进口截面圆心和出口截面形心所形成的直线与Y轴的夹角；流道型线的弧长L定义为从进口截面的圆心到出口截面形心的弧线流道的长度；出口仰角γ定义为低压均匀喷洒喷头喷射的水流与水平面所成的交角；步骤四：运用三维造型软件，绘制步骤三中不同变量参数下的空间流道；步骤五：运用数值模拟技术分析步骤四中不同变量参数下的空间流道的流场特性，运用正交试验方法分析其模拟结果，得到进口直径D和出口截面面积S_a为固定值的情形下，低压均匀喷洒喷头喷洒性能达到最优时的出口截面形状和对应的变量参数；步骤六：改变进口直径D和出口截面面积S_a的固定值,重复上述步骤，得到当进口直径D和出口截面面积S_a取若干组不同固定值下，低压均匀喷洒喷头空间流道达到最优的对应不同的变量参数组合；步骤七：利用数学拟合的方法，将步骤六中得到的达到各组低压均匀喷洒喷头空间流道最优的变量参数进行拟合，最终得到低压均匀喷洒喷头空间流道的最优结构设计。