多孔式PVC微喷灌管喷水特性实验研究

论文摘要

本文研究并设计出一种以PVC塑料管为材料的多孔式微喷灌管节水设备。以直径为40mm，壁厚为2.4mm，最大爆破压力为12.5bar的PVC管为实验材料，首先研究了在0.9bar、1.2bar、1.5bar、1.8bar、2.1bar这5种工作压力下喷孔孔径分别为0.9mm、1.1mm、1.3mm、1.5mm的单孔流量及近似射程，根据实验结果最终选择近似射程最远，喷孔孔径为1.3mm的微喷灌管作为单孔喷水量分布特性研究。依据前人研究微喷带的方法，通过实验测量得到了在以上5种水压下1.3mm孔径的单孔喷水量分布规律，并分析了喷水量分布各评价指标随工作压力、喷射角变化的规律。 本文运用Matlab软件，采用样条插值法计算得到地面上任意一点的水量，并模拟出在以上5种水压下1.3mm孔径的单孔喷水量分布立体图。运用矩阵变换的理论进行多孔PVC微喷灌管的喷水量叠加计算，并用计算机模拟出1.3mm孔径在5种水压下的双孔组合喷水量分布特性，得到了组合后均匀度、喷灌面积、平均喷灌强度等指标随孔距变化的趋势，为多孔组合提供了依据。 通过实验的验证，验证结果与模拟结果一致；在福州福清市天生农业观光园投资建造的“人工模拟降雨坡地土壤侵蚀小区对比观测”科普示范点，应用多孔式PVC微喷灌管设计的模拟降雨器使用效果达到设计要求，这为以后开发多种形式的PVC微喷灌管提供了非常重要的指导意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 本课题研究的意义
• 1.2 多孔管国内外研究现状
• 1.2.1 金属多孔管
• 1.2.2 多孔式微喷带
• 1.3 本课题的关键技术及特色
• 1.3.1 本课题的关键技术
• 1.3.2 本课题的特色
• 1.4 本课题的主要研究目的和内容
• 1.4.1 本课题的主要研究目的
• 1.4.2 本课题的主要内容
• 2 实验装置、实验方法及实验数据处理方法
• 2.1 实验喷孔径
• 2.2 实验工作压力
• 2.3 实验喷射角
• 2.4 实验的基本要求
• 2.5 实验内容
• 2.5.1 单孔的压力与流量关系实验
• 2.5.2 不同喷射角度时喷洒水的运动轨迹及最优孔径的确定
• 2.5.3 单孔喷洒水量分布特性实验
• 2.5.4 多孔组合的验证实验
• 2.6 实验数据的处理方法
• 2.6.1 喷射角与相应地面雨量筒收集到的水量矩阵的对应关系
• 2.6.2 点喷灌强度计算
• 2.6.3 建立水量分布矩阵的Excel文件
• 2.6.4 实验数据处理软件介绍
• 2.6.5 任意一点的地面水量分布
• 3 单孔喷水量分布的基本特性
• 3.1 单孔喷水量分布直观图
• 3.1.1 单孔喷水量分布的基本特征
• 3.1.2 单孔喷水量分布随工作压力、喷射角的变化趋势
• 3.2 单孔喷水量分布的评价指标
• 3.3 工作压力、喷射角对喷水量分布特性的影响
• 3.3.1 工作压力、喷射角对均匀度的影响
• 3.3.2 工作压力、喷射角对喷洒距离的影响
• 3.3.3 工作压力、喷射角对喷洒区域的影响
• 3.3.4 工作压力、喷射角对喷灌强度的影响
• 3.4 结论
• 4 PVC微喷灌管喷孔分布的计算机模拟及实验验证
• 4.1 PVC微喷灌管喷孔的分布形式
• 4.2 多孔组合喷水量分布的计算机模拟叠加
• 4.2.1 多孔组合喷水量分布的线性叠加
• 4.2.2 计算机模拟流程图
• 4.2.3 喷水量线性叠加的算法
• 4.3 双孔组合的计算机模拟结果及分析
• 4.3.1 组合均匀度的变化趋势
• 4.3.2 组合喷洒面积的变化趋势
• 4.3.3 组合喷灌强度的变化趋势
• 4.4 验证及其结果分析
• 4.5 结论
• 5 多孔式PVC微喷灌管的应用实例
• 6 结论
• 参考文献
• 附录一 各压力下不同喷射角的实验水量分布矩阵
• 附录二 各压力下不同喷射角的水量分布立体图
• 致谢