一種卡門渦街形流道及其滴灌灌水器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明一種卡門渦街形流道及其滴灌灌水器，屬于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉【技術(shù)領(lǐng)域】，其中，該由卡門渦街形流道兩個(gè)或兩個(gè)以上的卡門渦街形流道單元構(gòu)成；每個(gè)卡門渦街形流道單元包括第一上弧形柱體通道、第一下半弧形柱體通道和第二下半弧形柱體通道以及兩個(gè)圓柱體通道；液體通過卡門渦街形流道單元入口進(jìn)入卡門渦街形流道單元時(shí)，依次經(jīng)突擴(kuò)處、突縮處、突擴(kuò)處以及突縮處后，由卡門渦街形流道單元出口進(jìn)入下一個(gè)卡門渦街形流道單元；該滴灌灌水器包括流道基體以及開設(shè)在該流道基體表面上的上述卡門渦街形流道，卡門渦街形流道的兩端分別開設(shè)有進(jìn)水槽和灌水器出口。本發(fā)明卡門渦街形流道及其滴灌灌水器，其過流斷面大，渦旋耗能，水流紊動(dòng)強(qiáng)烈，流量均勻性好。
【專利說明】 一種卡門渦街形流道及其滴灌灌水器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種滴灌節(jié)水灌溉技術(shù)裝備，具體涉及一種卡門渦街形流道及其滴灌灌水器。

【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)水灌溉對(duì)提高農(nóng)業(yè)水利用率及解決旱區(qū)水資源匱乏問題起著極為重要的作用。滴灌是目前最有效的節(jié)水灌溉方式，具有水肥均勻性好、利用率高，可提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)，易于管理等優(yōu)點(diǎn)。灌水器是整個(gè)滴管系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵部分，灌水器結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣對(duì)灌溉均勻性、系統(tǒng)抗堵塞能力及使用壽命有很大影響。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的滴灌灌水器流道多以迷宮形式為基礎(chǔ)，進(jìn)行形式與尺寸的改進(jìn)，通過迷宮齒形消能，較為單一。
[0003]構(gòu)建性能優(yōu)良的流道結(jié)構(gòu)，增加流道斷面尺寸，降低流態(tài)指數(shù)，提高灌溉出水均勻性，增強(qiáng)流道抗堵塞能力，同時(shí)降低灌溉工作壓力實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗是滴灌灌水器的發(fā)展趨勢(shì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種過流斷面大、無流動(dòng)死角、出水均勻、抗堵能力好的卡門渦街形流道及其滴灌灌水器。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]一種卡門渦街形流道，由兩個(gè)或兩個(gè)以上的卡門渦街形流道單元構(gòu)成；每個(gè)卡門渦街形流道單元包括上弧形柱體通道、第一下半弧形柱體通道和第二下半弧形柱體通道，第一下半弧形柱體通道與上一個(gè)卡門渦街形流道單元的第二下半弧形柱體通道相連通，第二下半弧形柱體通道與下一個(gè)卡門渦街形流道單元的第一下半弧形柱體通道相連通，上弧形柱體通道的兩端分別通過圓柱體通道與第一下半弧形柱體通道和第二下半弧形柱體通道相連通，且上弧形柱體通道與第一下半弧形柱體通道和第二下半弧形柱體通道的圓弧朝向相反；液體通過卡門渦街形流道單元入口進(jìn)入卡門渦街形流道單元時(shí)，依次經(jīng)第一突擴(kuò)處、第一突縮處、第二突擴(kuò)處以及第二突縮處后，由卡門渦街形流道單元出口進(jìn)入下一個(gè)卡門渦街形流道單元。
[0007]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:上弧形柱體通道由兩段同心圓弧構(gòu)成，上弧形柱體通道的寬度小于圓柱體通道的直徑，構(gòu)成上弧形柱體通道的兩同心圓的內(nèi)圓半徑大于或是不大于圓柱體通道的半徑。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:相鄰兩個(gè)圓柱體通道的圓心在或者不在同一水平線上，上弧形柱體通道的圓心在或是不在圓柱體通道圓心的連線上，上弧形柱體通道的圓心在或是不在圓柱體通道圓心連線的垂直平分線上。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:上弧形柱體通道的寬度在0.5?1mm，上弧形柱體通道的內(nèi)圓半徑在0.8?1.5mm，圓柱體通道的半徑在0.8?1.2mm，兩個(gè)圓柱體通道之間的距離在0.2?1.2mm。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:第一下半弧形柱體通道和第二下半弧形柱體通道分別為上弧形柱體通道的一半。
[0011]一種卡門渦街形滴灌灌水器，包括流道基體以及開設(shè)在該流道基體表面上的卡門渦街形流道，卡門渦街形流道的兩端分別開設(shè)有進(jìn)水槽和灌水器出口 ；其中，卡門渦街形流道由兩個(gè)或兩個(gè)以上的卡門渦街形流道單元構(gòu)成；每個(gè)卡門渦街形流道單元包括上弧形柱體通道、第一下半弧形柱體通道和第二下半弧形柱體通道，第一下半弧形柱體通道與上一個(gè)卡門渦街形流道單元的第二下半弧形柱體通道相連通，第二下半弧形柱體通道與下一個(gè)卡門渦街形流道單元的第一下半弧形柱體通道相連通，上弧形柱體通道的兩端分別通過圓柱體通道與第一下半弧形柱體通道和第二下半弧形柱體通道相連通，且上弧形柱體通道與第一下半弧形柱體通道和第二下半弧形柱體通道的圓弧朝向相反；液體通過卡門渦街形流道單元入口進(jìn)入卡門渦街形流道單元時(shí)，依次經(jīng)第一突擴(kuò)處、第一突縮處、第二突擴(kuò)處以及第二突縮處后，由卡門渦街形流道單元出口進(jìn)入下一個(gè)卡門渦街形流道單元；進(jìn)水槽設(shè)置在卡門渦街形流道單元入口處，灌水器出口設(shè)置在卡門渦街形流道單元出口處。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:上弧形柱體通道由兩段同心圓弧構(gòu)成，上弧形柱體通道的寬度小于圓柱體通道的直徑，構(gòu)成上弧形柱體通道的兩同心圓的內(nèi)圓半徑大于或是不大于圓柱體通道的半徑。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:相鄰兩個(gè)圓柱體通道的圓心在或者不在同一水平線上，上弧形柱體通道的圓心在或是不在圓柱體通道圓心的連線上，上弧形柱體通道的圓心在或是不在圓柱體通道圓心連線的垂直平分線上。
[0014]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:上弧形柱體通道的寬度在0.5?1mm，上弧形柱體通道的內(nèi)圓半徑在0.8?1.5mm，圓柱體通道的半徑在0.8?1.2mm，兩個(gè)圓柱體通道之間的距離在0.2?1.2mm。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:第一下半弧形柱體通道和第二下半弧形柱體通道分別為上弧形柱體通道的一半。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0017]本發(fā)明構(gòu)造的卡門渦街形流道及其滴灌灌水器，其卡門渦街形流道單元是由若干段弧形柱體通道及圓柱體通道連接形成，卡門渦街形流道單元內(nèi)無流動(dòng)死角，抗堵性能好。本發(fā)明水流在滴灌灌水器內(nèi)流動(dòng)，先后經(jīng)歷兩次突擴(kuò)、突縮，進(jìn)入圓柱體通道部分后，在圓弧邊界的引導(dǎo)下形成漩渦運(yùn)動(dòng)，水流紊動(dòng)強(qiáng)烈，以此耗能，實(shí)現(xiàn)均勻出流。
[0018]綜上所述，本發(fā)明構(gòu)造的卡門渦街形流道，過流斷面大，渦旋耗能，水流紊動(dòng)強(qiáng)烈，流量均勻性好；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流道單元全部為光滑圓弧連接，無流動(dòng)滯止區(qū)，抗堵塞性能好。本發(fā)明能夠構(gòu)造多種結(jié)構(gòu)形式的滴灌灌水器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明一種卡門渦街形流道的結(jié)構(gòu)示意圖
[0020]圖2是本發(fā)明一種卡門渦街形滴灌灌水器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖2(a)是卡門渦街形滴灌灌水器的主視圖，圖2(b)是圖2(a)的A-A向剖視圖。
[0021]圖3是卡門渦街形流道的壓力一流量關(guān)系曲線圖。
[0022]圖4是本發(fā)明卡門渦街形流道實(shí)施例的壓力分布圖。
[0023]圖5是本發(fā)明卡門渦街形流道實(shí)施例的速度矢量圖。
[0024]圖6是本發(fā)明卡門渦街形流道實(shí)施例的水流跡線圖。
[0025]圖7是本發(fā)明卡門渦街形流道實(shí)施例的粒子運(yùn)動(dòng)軌跡圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明:
[0027]參見圖1，本發(fā)明一種卡門渦街形流道，由兩個(gè)或兩個(gè)以上的卡門渦街形流道單元構(gòu)成；每個(gè)卡門渦街形流道單元包括上弧形柱體通道7、第一下半弧形柱體通道12和第二下半弧形柱體通道13，第一下半弧形柱體通道12與上一個(gè)卡門渦街形流道單元的第二下半弧形柱體通道13相連通，第二下半弧形柱體通道13與下一個(gè)卡門渦街形流道單元的第一下半弧形柱體通道12相連通，上弧形柱體通道7的兩端分別通過圓柱體通道6與第一下半弧形柱體通道12和第二下半弧形柱體通道13相連通，且上弧形柱體通道7與第一下半弧形柱體通道12和第二下半弧形柱體通道13的圓弧朝向相反；液體通過卡門渦街形流道單元入口 4進(jìn)入卡門渦街形流道單元時(shí)，依次經(jīng)第一突擴(kuò)處8、第一突縮處9、第二突擴(kuò)處8以及第二突縮處9后，由卡門渦街形流道單元出口 5進(jìn)入下一個(gè)卡門渦街形流道單元。液體在卡門渦街形流道單元內(nèi)流動(dòng)時(shí)，在圓柱體通道6內(nèi)會(huì)形成渦旋，水流紊動(dòng)強(qiáng)烈，以此實(shí)現(xiàn)耗能。
[0028]其中，上弧形柱體通道7由兩段同心圓弧構(gòu)成，上弧形柱體通道7的寬度小于圓柱體通道6的直徑，構(gòu)成上弧形柱體通道7的兩同心圓的內(nèi)圓半徑大于或是不大于圓柱體通道6的半徑；第一下半弧形柱體通道12和第二下半弧形柱體通道13分別為上弧形柱體通道7的一半。
[0029]相鄰兩個(gè)圓柱體通道6的圓心在或者不在同一水平線上，上弧形柱體通道7的圓心在或是不在圓柱體通道6圓心的連線上，上弧形柱體通道7的圓心在或是不在圓柱體通道6圓心連線的垂直平分線上。
[0030]進(jìn)一步地，上弧形柱體通道7的寬度在0.5?1mm，上弧形柱體通道7的內(nèi)圓半徑在0.8?1.5mm,圓柱體通道6的半徑在0.8?1.2mm，兩個(gè)圓柱體通道6之間的距離在0.2 ?1.2mm0
[0031]參加圖2，本發(fā)明一種卡門渦街形滴灌灌水器，包括流道基體以及開設(shè)在該流道基體表面上的上述卡門渦街形流道，卡門渦街形流道的兩端分別開設(shè)有進(jìn)水槽I和灌水器出口 3。具體地說，本發(fā)明以弧形柱體通道的中間位置作為卡門渦街形流道單元的進(jìn)、出口 ；一個(gè)卡門渦街形流道單元的出口端與另一個(gè)卡門渦街形流道單元的進(jìn)口端連接，若干個(gè)卡門渦街形流道單元依次連接成為整體，構(gòu)成卡門渦街形滴灌灌水器流道。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例中圓柱體通道的直徑為1.6mm，上弧形柱體通道7寬度為0.6mm，上弧形柱體通道7的內(nèi)圓半徑為1mm，兩個(gè)圓柱體通道6的圓心距為2mm。構(gòu)成上弧形柱體通道7的兩段同心圓弧與第一個(gè)圓柱體通道的圓心距為1.1mm，構(gòu)成上弧形柱體通道7的兩段同心圓弧的圓心在兩個(gè)圓柱體通道6圓心連線下0.2_。
[0033]參見圖3，在CFD分析軟件FLUENT中進(jìn)行了卡門渦街形滴灌灌水器實(shí)施例的水力性能模擬，得到了卡門渦街形滴灌灌水器在不同壓力下的流量，并擬合出壓力-流量關(guān)系曲線，其關(guān)系式為Q = 0.339P°_498，流態(tài)指數(shù)為0.498，表明水力性能良好。
[0034]參見圖4，觀察卡門渦街形流道的壓力一流量關(guān)系曲線圖可知，壓力隨卡門渦街形流道單元的數(shù)量增加而降低，卡門渦街形流道單元的消能作用明顯。
[0035]參見圖5，觀察卡門渦街形流道的速度矢量圖可知，水流在卡門渦街形流道單元的圓柱體通道位置可形成大的渦旋運(yùn)動(dòng)，水流紊動(dòng)強(qiáng)烈。在卡門渦街形流道單元的兩個(gè)突擴(kuò)處、兩個(gè)突縮，流動(dòng)方向發(fā)生改變，耗能明顯。
[0036]參見圖6及圖7，水流會(huì)在圓柱體通道內(nèi)作明顯的渦旋運(yùn)動(dòng)，紊動(dòng)強(qiáng)烈，可有效耗能。模擬的粒子基本沿主流運(yùn)動(dòng)，只有很少粒子進(jìn)入漩渦內(nèi)，并主要在漩渦外層不會(huì)進(jìn)入漩渦中心的低速區(qū)，使本發(fā)明具有很好的抗堵性能。
【權(quán)利要求】
1.一種卡門渦街形流道，其特征在于:由兩個(gè)或兩個(gè)以上的卡門渦街形流道單元構(gòu)成；每個(gè)卡門渦街形流道單元包括上弧形柱體通道(7)、第一下半弧形柱體通道(12)和第二下半弧形柱體通道(13)，第一下半弧形柱體通道(12)與上一個(gè)卡門渦街形流道單元的第二下半弧形柱體通道(13)相連通，第二下半弧形柱體通道(13)與下一個(gè)卡門渦街形流道單元的第一下半弧形柱體通道(12)相連通，上弧形柱體通道(7)的兩端分別通過圓柱體通道(6)與第一下半弧形柱體通道(12)和第二下半弧形柱體通道(13)相連通，且上弧形柱體通道(7)與第一下半弧形柱體通道(12)和第二下半弧形柱體通道(13)的圓弧朝向相反；液體通過卡門渦街形流道單元入口(4)進(jìn)入卡門渦街形流道單元時(shí)，依次經(jīng)第一突擴(kuò)處(8)、第一突縮處(9)、第二突擴(kuò)處(10)以及第二突縮處(11)后，由卡門渦街形流道單元出口(5)進(jìn)入下一個(gè)卡門渦街形流道單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卡門渦街形流道，其特征在于:上弧形柱體通道(7)由兩段同心圓弧構(gòu)成，上弧形柱體通道(7)的寬度小于圓柱體通道(6)的直徑，構(gòu)成上弧形柱體通道(7)的兩同心圓的內(nèi)圓半徑大于或是不大于圓柱體通道(6)的半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卡門渦街形流道，其特征在于:相鄰兩個(gè)圓柱體通道(6)的圓心在或者不在同一水平線上，上弧形柱體通道(7)的圓心在或是不在圓柱體通道(6)圓心的連線上，上弧形柱體通道(7)的圓心在或是不在圓柱體通道￠)圓心連線的垂直平分線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卡門渦街形流道，其特征在于:上弧形柱體通道(7)的寬度在0.5?1mm，上弧形柱體通道(7)的內(nèi)圓半徑在0.8?1.5mm，圓柱體通道(6)的半徑在0.8?1.2mm，兩個(gè)圓柱體通道(6)之間的距離在0.2?1.2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的一種卡門渦街形流道，其特征在于:第一下半弧形柱體通道(12)和第二下半弧形柱體通道(13)分別為上弧形柱體通道(7)的一半。
6.一種卡門渦街形滴灌灌水器，其特征在于:包括流道基體以及開設(shè)在該流道基體表面上的卡門渦街形流道，卡門渦街形流道的兩端分別開設(shè)有進(jìn)水槽(I)和灌水器出口(3);其中，卡門渦街形流道由兩個(gè)或兩個(gè)以上的卡門渦街形流道單元構(gòu)成；每個(gè)卡門渦街形流道單元包括上弧形柱體通道(7)、第一下半弧形柱體通道(12)和第二下半弧形柱體通道(13)，第一下半弧形柱體通道(12)與上一個(gè)卡門渦街形流道單元的第二下半弧形柱體通道(13)相連通，第二下半弧形柱體通道(13)與下一個(gè)卡門渦街形流道單元的第一下半弧形柱體通道(12)相連通，上弧形柱體通道(7)的兩端分別通過圓柱體通道(6)與第一下半弧形柱體通道(12)和第二下半弧形柱體通道(13)相連通，且上弧形柱體通道(7)與第一下半弧形柱體通道(12)和第二下半弧形柱體通道(13)的圓弧朝向相反；液體通過卡門渦街形流道單元入口(4)進(jìn)入卡門渦街形流道單元時(shí)，依次經(jīng)第一突擴(kuò)處(8)、第一突縮處(9)、第二突擴(kuò)處(10)以及第二突縮處(11)后，由卡門渦街形流道單元出口(5)進(jìn)入下一個(gè)卡門渦街形流道單元；進(jìn)水槽(I)設(shè)置在卡門渦街形流道單元入口(4)處，灌水器出口(3)設(shè)置在卡門渦街形流道單元出口(5)處。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種卡門渦街形滴灌灌水器，其特征在于:上弧形柱體通道(7)由兩段同心圓弧構(gòu)成，上弧形柱體通道(7)的寬度小于圓柱體通道(6)的直徑，構(gòu)成上弧形柱體通道(7)的兩同心圓的內(nèi)圓半徑大于或是不大于圓柱體通道￠)的半徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種卡門渦街形滴灌灌水器，其特征在于:相鄰兩個(gè)圓柱體通道￠)的圓心在或者不在同一水平線上，上弧形柱體通道(7)的圓心在或是不在圓柱體通道￠)圓心的連線上，上弧形柱體通道(7)的圓心在或是不在圓柱體通道￠)圓心連線的垂直平分線上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種卡門渦街形滴灌灌水器，其特征在于:上弧形柱體通道(7)的寬度在0.5?1mm，上弧形柱體通道(7)的內(nèi)圓半徑在0.8?1.5mm，圓柱體通道(6)的半徑在0.8?1.2mm，兩個(gè)圓柱體通道(6)之間的距離在0.2?1.2mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的一種卡門渦街形滴灌灌水器，其特征在于:第一下半弧形柱體通道(12)和第二下半弧形柱體通道(13)分別為上弧形柱體通道(7)的一半。
【文檔編號(hào)】A01G25/02GK104488665SQ201410747569
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】魏正英, 楚華麗, 馬勝利, 苑偉靜 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)