PDF《摇臂式喷头喷嘴结构改进及水力性能试验研究》

n 为典型区域内测点数;

hi 为典型面积内测点的喷洒水深,mm;

h ˉ 为典型面积内各个测点的平均喷洒水深,mm. ― ―

490 4 结果与分析 4.1 喷嘴结构改进对喷头流量的影响 4.1.1 主喷嘴结构改进对喷头流量的影响 图7给出了喷头工作压力为

250 kPa,各内腔锥度角下不 同圆柱段长度时的喷头流量情况.从图中可以看出,随着内腔锥度角的逐渐变大,任一圆柱段长度 下的喷头流量总体呈下降趋势,这与 Li 等[21] 的研究结果相似.这是因为当圆柱段长度固定时,内腔 锥度角变大,主喷嘴内产生脱壁、回流等不良流态加剧,影响水流速度,从而导致喷头流量下降. 当内腔锥度角为 42°时,各圆柱段长度下的喷头流量最大,其流量值均不低于 1.50 m3 /h;

当内腔锥度 角为 60°时,各圆柱段长度下的喷头流量均最小,其流量值平均在 1.35 m3 /h 左右. 图7各内腔锥度角下不同圆柱段长度时的喷头流量 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 喷头流量 / ( m

3 ・h -1 ) 1mm 3mm 5mm

42 48

54 60 内腔锥度角/ (°) 为了单独比较圆柱段长度和内腔锥度角两因素改进后对喷头流量的影响情况,图8和图

9 分别给 出了喷头工作压力为

250、300 和350 kPa,圆柱段长度为

5 mm 不同内腔锥度角和内腔锥度角为 54°不 同圆柱段长度下的喷头流量-压力关系.从图中可以看出,当主喷嘴圆柱段长度和内腔锥度角一定的 情况下,喷头流量随工作压力的增大而增大.从图

8 可以看出,在3种工作压力下,内腔锥度角改进 后的喷头流量与原主喷嘴相比均有所下降,且内腔锥度角为 60°下的喷头流量下降幅度最大,最大可 达13.7%.从图

9 可以看出,3 种工作压力下测得的圆柱段长度为

3 mm 时的喷头流量均最大,超过原 主喷嘴流量的平均幅度为 1.6%,而其他

2 种圆柱段长度 (1 mm 和5mm) 下的喷头流量均小于原主喷 嘴.分析认为当圆柱段长度过小时,主喷嘴出口附近扰流加大,影响出口流速,使得喷头流量下 降;

而当圆柱段长度过大时,水流所受的沿程阻力增大,从而导致喷头流量也呈下降趋势. 为了更清楚地了解主喷嘴圆柱段长度和内腔锥度角两因素对喷头流量的影响程度,表1给出了这 两因素对喷头流量影响的方差分析.从表中可以看出,在95%的置信度下,主喷嘴内腔锥度角对喷 头流量的影响呈显著水平,而圆柱段长度对喷头流量的影响则不显著. 4.1.2 副喷嘴结构改进对喷头流量的影响 图10 给出了喷头工作压力为

250、300 和350 kPa,原副 喷嘴和副喷嘴结构改进后的喷头流量对比情况.从图中可以看出,原副喷嘴和副喷嘴结构改进后的 喷头流量均随着工作压力的增大而逐渐增加,且当工作压力相同时,副喷嘴结构改进后的喷头流量 和原副喷嘴相比变化较小,从而表明当工作压力一定时,改进副喷嘴结构对喷头流量的作用不大. 虽然改进副喷嘴结构对喷头流量影响较小,但改进后的副喷嘴比原副喷嘴结构更简单,方便加工, 可降低喷头的制造成本. 4.2 喷嘴结构改进对喷头水量分布的影响 4.2.1 主喷嘴结构改进对喷头水量分布的影响 图11 和图

12 分别给出了喷头工作压力为

250 kPa 时, 内腔锥度角为 54°的不同圆柱段长度和圆柱段长度为

5 mm 的不同内腔锥度角下的径向水量分布情 ― ―

491 况.总的来说,随着测点与喷头水平距离的逐渐增加,不同内腔锥度角和圆柱段长度下的径向喷灌 强度均呈递减趋势.从图