一种回字形对冲流道及基于该流道的灌水器

1.本实用新型涉及农业节水灌溉技术领域，具体涉及一种回字形对冲流道及基于该流道的灌水器。


背景技术：

2.滴灌是为国际所公认的具有高效节水效果的技术之一，也是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式。灌水器作为滴灌系统最关键的部件之一,其结构形式和水力性能影响着其抗堵塞性能和灌水均匀性。
3.灌水器是通过流道结构和形式的变化起到调节压力和稳定流量的目的，目前常用灌水器主要分为紊流迷宫式和压力补偿式；前者消能方式比较单一，流态指数在0.5～0.65之间；后者流态指数小于0.2，但结构较复杂，内部弹性膜片易变形，导致调压稳流性能差，且膜片变形度难以精确控制；上述的两种灌水器，均存在易堵塞寿命短和因消能不足引起的出水不均匀问题。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的灌水器易堵且消能不足的缺陷，从而提供一种回字形对冲流道及基于该流道的灌水器。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供的回字形对冲流道，包括：
6.流道腔，具有依次串联的多个，所述流道腔的出口端具有朝外延伸的过度通道，所述过度通道的宽度小于所述流道腔的宽度；
7.分水件，位于所述流道腔内，所述流道腔被分割成左右间隔的两条水流通道，两条所述水流通道在所述分水件的背水面进行连通；
8.其中，所述水流通道具有延伸至所述流道腔出口处的渐扩段。
9.进一步地，所述流道腔的出口处具有相对设置的尖齿部，所述尖齿部的尖角朝向所述分水件的背水面。
10.进一步地，所述水流通道具有朝向所述流道腔出口处延伸的导流部，所述导流部与所述分水件背水面间隔相对。
11.进一步地，所述导流部为圆弧曲面，该圆弧曲面的曲率中心位于所述流道腔内。
12.进一步地，所述流道腔的出口与进口同轴设置，所述分水件沿进/出口的轴线分布。
13.进一步地，所述分水件为d字形结构，具有平直的迎水面和弧形的背水面。
14.进一步地，所述水流通道的宽度不小所述流道腔的宽度。
15.一种灌水器，具有上述方案中任一项所述的回字形对冲流道。
16.本实用新型技术方案，具有如下优点：
17.1.本实用新型提供的回字形对冲流道，流道腔被分水件分隔成了左右两个水流通道，使流道腔的抗堵塞性能翻倍；两条水流通道在分水件的背水面进行对冲混掺，达到高效
的消能效果，有利于降低灌水器的流态指数，滴水更加均匀；渐扩段的设置，水流通道的横截面积沿水流方向呈递增趋势，增大水头损失，达到调压稳流的效果。上述的回字形对冲流道，能够达到消能、调压、稳流以及抗堵塞的效果，进而使滴灌更加均匀。
18.2.本实用新型提供的回字形对冲流道，流道腔的出口处的尖齿部能够调节左右两条水流的方向，使两条水流尽可能成形180
°
的对冲消能，提高消能效果；并且尖齿处成形突缩结构，进一步增大水头损失。
19.3.本实用新型提供的回字形对冲流道，导流部为圆弧曲面，该圆弧曲面代替弯折结构，增大了流道内部空间，减小了固体颗粒在壁面附近的运移阻力，进一步增加了流道腔的抗阻塞能力。
20.4.本实用新型提供的回字形对冲流道，分水件为d字形结构，平直的迎水面与进口水流进行垂直对冲，增大消能效果；弧形的背水面使水流进行离心运动，使固体颗粒重返主流区而不利于黏附于分水件的背水面上，进一步增加了流道腔的抗阻塞能力。
21.5.本实用新型提供的回字形对冲流道，水流通道的宽度不小流道腔的宽度，在保证均匀滴灌的提前下，提升滴灌速度。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型中提供的灌水器的结构示意图。
24.图2为对冲流道的结构示意图。
25.图3为对冲流道的尺寸示意图。
26.图4为对冲流道的压力-流量关系曲线图。
27.图5为对冲流道的速度云图。
28.图6为流道腔的流线图。
29.附图标记说明：
30.1、进水口；2、出水口；3、u形通道；4、流道腔；5、过度通道；6、分水件；7、导流部；8、尖齿部。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
35.本实施例提供一种灌水器的具体实施方式，如图1所示，灌水器包括：进水口1、出水口2、回字形的对冲流道对冲流道以及u形通道3；所述对冲流道连通在所述进水口1与出水口2之间，所述u形通道3用于连接左右间隔设置的两条对冲流道。
36.如图1、图2所示，回字形对冲流道包括依次串联连通的多个流道腔4，所述流道腔4为矩形结构，具有前后贯通的腔体；所述流道腔4的进/出口的截面尺寸一致，且进/出口同轴设置；所述流道腔4的出口端具有朝外延伸的过度通道5，所述过度通道5的宽度小于所述流道腔4宽度，所述过度通道5用于连通相邻的两个流道腔4。
37.如图2所示，所述流道腔4是通过增材制造的方式成型的；所述流道腔4内的具有分水件6，所述分水件6沿流道腔4的进/出口轴线设置；所述分水件6将流道腔4分割成左右两个水流通道，使流道腔4的抗堵塞性能翻倍。
38.如图2所示，所述分水件6为d字形结构，具有平直的迎水面和弧形的背水面；所述分水件6的迎水面与流道腔4的进口端间隔相对，且覆盖所述流道腔4的进口；进口水流与分水件6的迎水面进行垂直对冲，起到消能的效果；所述分水件6的背水面与流道腔4的出口端间隔相对，且覆盖所述流道腔4的出口；弧形的背水面使水流进行离心运动，使固体颗粒重返主流区而不利于黏附于分水件6的背水面上，进一步增加了流道腔4的抗阻塞能力。
39.如图2所示，左右间隔的两条水流通道在分水件6的背水面处进行汇合，两条水流进行对冲消能。所述水流通道具有朝向所述流道腔4出口处延伸的导流部7，所述导流部7为与所述分水件6背水面间隔相对的圆弧曲面，该圆弧曲面的曲率中心位于所述流道腔4内；所述导流部7代替弯折结构，增大了流道内部空间；并且能够减小固体颗粒在导流部7附近的运移阻力，进一步增加了流道腔4的抗阻塞能力。
40.如图2所示，所述流道腔4的出口处具有左右相对设置的尖齿部8，所述尖齿部8的尖角朝向所述分水件6的背水面；所述尖齿部8能够调整水流的流向，使左右两条水流尽可能的实现180
°
对冲消能；并且尖齿处成形突缩结构，进一步增大水头损失。
41.如图3所示，所述流道腔4的宽度为d1,所述d1的取值范围为2.6
±
0.2mm；所述流道腔4的长度为d2,所述d2的取值范围为2.9
±
0.2mm；所述流道腔4的进口端与分水件6的迎水面之间的垂直间距为d3，所述d2的取值范围为0.8
±
0.2mm；所述过度通道5的宽度为d4，所述d4的取值范围为0.8
±
0.2mm；分水件6的半径为r，所述r的取值范围为0.7
±
0.2mm。
42.对回字形对冲流道进行fluent数值模拟，进口压力范围取0.05～0.25mpa,梯度为0.01mpa，进行数值模拟获取不同压力下的流量值，再进行线性拟合，得到流态指数为0.4755，压力-流量曲线如图4所示。
43.如图5所示，为回字形对冲流道的速度云图；由该速度云图可知，在流道内水流连续均匀，速度死区较少；虽在分水件6的背水面形成一定区域的速度死区，使泥沙颗粒有目
的的黏附于空间极大的分水件6的背水面提高抗堵塞性能，此外整个流道内存在折冲、涡流等水流形态有利于消能。在过度通道5处速度极大，有利于水流携带泥沙颗粒流出。
44.如图6所示，为回字形对冲流道的流线图；由该流线图可知，在单个流道腔4内无小涡流，存在由主流区驱动的两个大涡流，有助于流道的消能，左右水流通道中的水流在尖齿部8发生强烈对冲混掺，极大的消耗了水流的动能。
45.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。