一种星形迷宫流道滴灌灌水器的制作方法

1.本发明涉及一种灌水器，具体涉及一种星形迷宫流道滴灌灌水器。


背景技术：

2.滴灌是现代农业的一项先进、有效的节水灌溉技术，它被广泛应用于瓜、果、蔬菜、棉花等经济作物的灌溉。滴灌灌水器是整个滴灌系统的核心组成部分，主要功能是通过灌水器内部若干个流道结构单元来实现消能和稳流，使得不同压力下的水流进入灌水器后都能够以均匀稳定的小流量形式进行灌溉。水力性能是评价滴灌灌水器优劣的重要指标之一，一般由流态指数来进行量化评价，它反映了滴灌灌水器流量对入口压力的敏感程度，流态指数越小，灌水的均匀度就越好，则水力性能越好。目前市场上的各种非压力补偿式滴灌灌水器的流态指数普遍在0.5左右，流态指数较大，因此，灌水的均匀度差，水力性能差。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种星形迷宫流道滴灌灌水器，该装置有效降低了其流态指数，改善了水流性能，水力性能良好、出水均匀。
4.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
5.第一方面，本发明的实施例提供了一种星形迷宫流道滴灌灌水器，包括本体，在本体上设有入水口和出水口，所述的入水口和出水口之间通过消能流道连通，所述的消能流道包括若干个依次串联且连通的消能流道单元，每个单元包括梯形结构单元和星形结构单元，梯形结构单元的外形为等腰梯形体，在等腰梯形体的一个斜面设有入口，另一个斜面上设有出口；在梯形结构单元的中心设有星形结构单元，星形结构单元为中心对称结构，其由四个弧形曲面依次连接形成，且四个弧形曲面均向星形结构单元的中心位置凹陷，星形结构单元的四个顶点的连线为水平、垂直分布。
6.作为进一步的技术方案，所述的星形单元是由4个四分之一圆弧对称组成。
7.作为进一步的技术方案，所述圆弧的半径为0.9mm
‑
1.05mm。
8.作为进一步的技术方案，所述等腰梯形体入口顶部距离梯形体顶面的距离为0.8mm
‑
1.0mm。
9.作为进一步的技术方案，梯形结构单元的入口和出口均位于对应斜面的中心位置。
10.作为进一步的技术方案，所述等腰梯形体入口和出口之间的距离为1.8mm
‑
2.5mm。
11.作为进一步的技术方案，所述梯形结构的斜面与顶面的夹角为105
°‑
120
°
。
12.作为进一步的技术方案，在入水口设有过滤格栅。
13.作为进一步的技术方案，所述的本体的入水口位于本体内的中间位置，入水口的左侧或者右侧设置出水口。
14.作为进一步的技术方案，入水口的上侧、下侧以及与出水口相对的另一侧均设有消能流道。
15.上述本发明的实施例的有益效果如下：
16.1.本发明依据环岛对交通的优势，将其应用于滴灌灌水器流道的设计领域，目的是使水流进入流道内更易产生涡流，消能更加充分，对环岛可以让车辆减速转弯这一作用进行分析，分析优化设计出新型星形迷宫流道消能式滴灌灌水器；
17.本装置工作开始时，水流通过过滤栅格和入水口进入流道内部，因流道消能单元梯形结构的影响，水流发生突扩降压现象；因星形迷宫流道结构的影响，水流发生分流现象，在水流分流的过程中，因星形迷宫流道结构圆弧的影响，使水流受到冲击、回旋和急转；经过星形迷宫流道结构，水流发生急转汇流，经过若干个相同的流道消能单元以后，通过出水口配合毛管形成滴流，最终达到均匀灌溉的目的。
附图说明
18.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
19.图1为本发明星形迷宫流道滴灌灌水器的三维立体结构示意图。
20.图2为本发明星形迷宫流道滴灌灌水器整体结构的俯视示意图。
21.图3为本发明星形迷宫流道滴灌灌水器整体结构的后视示意图。
22.图4为本发明星形迷宫流道滴灌灌水器流道消能单元结构a示意图。
23.图5为本发明星形迷宫流道滴灌灌水器的入口压力
‑
出口流量关系图。
24.图6为目前通用的齿形流道滴灌灌水器的入口压力
‑
出口流量关系图。
25.图7为本发明星形迷宫流道滴灌灌水器与齿形滴灌灌水器流态指数对比图。
26.图8为本发明星形迷宫流道滴灌灌水器流道消能单元的速度矢量图。
27.图9为本发明星形迷宫流道滴灌灌水器流道消能单元的水流流线图。
28.图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
29.a
‑
流道单元，1入水口、2过滤栅格、3流道消能结构、4出水口、5梯形结构单元、6星形单元、7圆弧、8梯形斜面。
具体实施方式
30.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
31.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
32.正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种星形迷宫流道滴灌灌水器。
33.本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，本实施例公开的星形迷宫流道滴灌灌水器，包括本体，本体为一个矩形体结构，在矩形体结构内成型有入水口1、出水口4和消能流道3，滴灌灌水器可以通过注塑、3d打印、模压成型等方式进行制作，下面对其进行详细
说明：
34.在矩形体结构内设有入水口1和出水口4，所述的入水口1和出水口4之间通过消能流道3连通，所述的流道包括若干个单元，各个单元依次串联，每个单元包括梯形结构单元5和星形结构单元6，梯形结构单元5的外形为等腰梯形体，在等腰梯形体的一个斜面设有入口，另一个斜面上设有出口，入口与前端的流道消能单元相连，出口与后端的流道消能单元相连；在梯形结构单元5的中心设有星形结构单元6，星形结构单元6为中心对称结构，其由四个弧形曲面依次连接形成，且四个弧形曲面均向星形结构单元6的中心位置凹陷，且四个弧形曲面对应的圆心分别位于同一个正方形的四个角上，且星形结构单元6的四个顶点的连线为水平、垂直分布。
35.进一步的，本实施例中，星形单元是由4个四分之一圆弧7对称组成，圆弧的半径r为0.9mm
‑
1.05mm。半径r在此范围是迷宫流道漩涡发展充分、能够很好的发挥消能降压作用的最佳范围，如果r小于0.9mm，会导致最小过水截面太大，从而滴灌灌水器出口流量增大，不符合小流量灌溉要求；如果r大于1.05mm，会导致低速漩涡区的面积急剧减小，消能效果不明显，流态指数偏大，出口流量对工作压力的敏感性增大，灌溉不均匀。
36.进一步的，本实施例中，如图4所示的流道消能单元的梯形结构的高h为0.8mm
‑
1.0mm。梯形结构高h也是影响流道消能的因素之一，如果h值太小，会导致低速漩涡区面积减小，消能不充分；如果h值太大，湍流强度极低区会增大，壁面非常容易产生颗粒物沉积，抗堵能力减弱，因此，h在此范围为最佳的范围。
37.进一步的，本实施例中，如图4所示的所述的流道消能单元的结构宽度s为1.8mm
‑
2.5mm，梯形结构的斜面8与顶面的夹角θ为105
°‑
120
°
；且梯形结构单元5的入口和出口均位于对应斜面的中心位置。经过研究及仿真可知，流态指数会随着结构宽度s的增加而先减小后增加，宽度s在该范围为最适宜的范围。当夹角θ在此范围时，流道的湍流强度较为集中，消能良好；另外，在此范围流道壁面自清洗能力最好，滴灌灌水器的抗堵性能最好。
38.进一步的，本实施例中在入水口设有过滤格栅2，进行过滤。
39.进一步的，本实施例中，星形迷宫流道滴灌灌水器的结构如图2所示，本体的入水口1位于本体的中间位置，入水口1的上侧、下侧和右侧均设有消能流道3，入水口1连接上侧的消能流道3，上侧的消能流道3、右侧的消能流道3、下侧的消能通道3依次连接后与位于右侧的出水口4相连。
40.本发明依据环岛对交通的优势，将其应用于滴灌灌水器流道的设计领域，目的是使水流进入流道内更易产生涡流，消能更加充分，对环岛可以让车辆减速转弯这一作用进行分析，分析优化设计出新型星形迷宫流道消能式滴灌灌水器。该装置的工作原理如下：
41.本装置工作开始时，水流通过过滤栅格2和入水口1进入流道内部，因流道消能单元梯形结构5的影响，水流发生突扩降压现象；因星形迷宫流道结构6的影响，水流发生分流现象，在水流分流的过程中，因星形迷宫流道结构圆弧7的影响，使水流受到冲击、回旋和急转；经过星形迷宫流道结构6，水流发生急转汇流，经过若干个相同的流道消能单元a以后，通过出水口4配合毛管形成滴流，最终达到均匀灌溉的目的。
42.本实施例还利用cfd分析方法，在软件fluent中对星形迷宫流道滴灌灌水器和目前通用的齿形迷宫流道滴灌灌水器的水力性能进行了仿真分析，在入水口设置不同的压力下，得到了对应出水口的流量值，并拟合了压力
‑
流量曲线(如图5和6)，其表达式分别为q＝
0.7739h
0.4796
、q＝0.6163h
0.4862
，式中q表示流量，h表示压力；得出了星形迷宫流道滴灌灌水器和齿形流道滴灌灌水器流态指数分别为0.4796、0.4862。由流态指数对比图7可知，本发明装置水力性能优良，在相同参数下优于目前通用的齿形流道滴灌灌水器。因此，该灌水器可满足瓜、果、蔬菜等农田作物的灌溉需求。
43.如图8和图9，观察流道消能单元结构中间截面的速度矢量图和水流流线图可知，由于星形迷宫流道结构的存在，在流道内部产生了大量的涡流，使水流的能量得到了充分的消耗，消能明显。
44.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。