专利名称：一种内齿对齿形流道节水灌水器的制作方法
技术领域：
本发明属于机械制造领域，特别涉及一种应用于农业节水灌沐i设备中的内齿对齿形流道节水灌水器。
背景技术：
滴灌技术是目前节水灌溉中最行之有效的高效灌溉技术，但也是"最昂
贵的灌水技术"。滴灌系统一般的工作压力为10米水头，当在微压(5米水头以下)时，其能够降低灌溉系统输配水管路的材质要求和灌水器厚度，从而大幅度节省投资及降低成本。节水灌水器安装在滴灌系统田间的末级管道上，根据作物对于水分的需要，将输水管道输送来的压力水按照作物生长所需要的水分和养料，以较小的流量均匀缓慢而又准确地直接输送到作物根部附近的土壤中，是滴灌系统中的关键部件。目前微压节水滴头均采用常压下流道的结构形式，在微压条件下，为达到消能效果，通常增大了迷宫流道的单元数，或者减小流道截面积，这就造成了制造成本的提高，同时也增大了堵塞几率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述传统微压节水滴头流道形式的缺点，提出了一种能够实现微压下压力流量关系和抗堵性能最优化的内齿对齿形流道节水灌水器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是包括灌水器以及开设在灌水器内部的若干条相互连通的流道，所说的流道为截面不断变化的内齿对齿形流道。
本发明的的流道长度为0.5mm，窄口宽度为0.5mm，宽口宽度为lmm，水流流向为由窄口至宽口。
本发明不同于以往迷宫流道内截面不变形式，采用变截面设计，根据流体力学原理，同一流道内，截面积小处流速快，压力低，截面积大处流速慢，压力高。由此在窄口与宽口之间产生压力差，在流道的尖角处形成涡旋，起到消能的作用。同时，由于主航道的平直，流经的粒子不易由于惯性被甩入低速区，因此降低了堵塞发生的几率。
图1是本发明的流道结构示意图，其屮图la是内齿对齿形流道的单元结构图，图lb是内梯形流道的整体图2是本发明内齿对齿形流道压力流量关系曲线图，其中横坐标为压力，纵坐标为流量；
图3是本发明内齿对齿形流道压力分布图4是本发明内齿对齿形流道速度矢量图5是本发明内齿对齿形流道流线图6是本发明内齿对齿形流道密度分布图7是本发明内齿对齿形流道粒子轨迹图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明是基于微压灌水器一体化快速开发平台技术，包括灌
水器1以及开设在灌水器1内部的若干组相互连通的流道2，流道2为截面不断变化的内齿对齿形流道，其长度为0.5mm，窄口宽度为0.5mm，宽口宽度为lmm，水流流向为由窄口至宽口，流道深度为0.5mm，单元数为70。利用参数化CAD软件PRO/E造型，经过两相流CFD模拟实验，确定了其单元尺寸和单元数，使之在微压条件下(5m水头)流量达到1.99L/h，满足了设计要求(2L/h以下)。
微压灌水器的结构设计直接影响到滴灌系统工作是否可靠及灌水质量的好坏，迷宫流道灌水器具有优越的灌水性能，其工作原理是利用复杂的流道边界形成水头损失而消能，降低灌水器流量对压力的敏感性(减少水压波动对灌水器流量大小的影响)。压力水流进入灌水器后，经过灌水器消能，以稳定、均匀的低流量滴入土壤，保证水肥在管路的各给水部位(水压不同)有相近的流量，使得整个灌溉地域有均匀的水分布。微压灌水器的基本要求是出水量小、均匀而稳定，抗堵塞性能好，结构简单，价格低廉。工作水头(水压)一般为5m以下，出7K流量在2L/h以下。
本发明与其他微压流道重要的不同在于其通过内截面的不断变化来形成
逆流向的压力差，达到消能的目的。
内齿对齿形流道流量预测和两相流模拟分析内齿对齿形流道流量预测
参见图2,在CFD分析软件FLUENT中对网格流道进行单相流分析计算，得到流道在不同压力下的流量,根据这一系列数据拟合出网格流道的压力流量关系曲线。流道的压力流量关系分别为(^0.1839H06128，，流态指数为0.6128，判定其为紊流流道。
参见图3，观察压力分布图可知，压力随单元数增加而均匀降低，这就为通过增减单元数设计不同流量的系列流道提供理论依据。但在一个单元内，流道宽口尖角处的压力要高于窄口处，也就为涡流的形成提供了可能。参见图4，观察速度矢量图可知，流道内主航道为高速区，宽度基本与窄
口宽度相同，尖角处为低速区，形成涡旋。
参见图5，观察流线图可知，流线在尖角处回旋，验证了设计之初的设想。
内齿对齿形流道两相流禾莫拟分析通过两相流模拟，可以得知微压流道的抗堵性能。
参见图6，观察密度分布图可知，密度主要分布在流道主航道内，说明主航道内离子浓度高，并随水流流出流道，因此不易造成堵塞。
参见图7，观察粒子在流道内运行轨迹，可得到粒子沉积情况，通过跟踪粒子显示，被跟踪的粒子在流道中均逃逸率为99.2%，进一步验证了网格流道的抗堵性能。
权利要求
1、一种内齿对齿形流道节水灌水器，包括灌水器(1)以及开设在灌水器(1)内部的若干组相互连通的流道(2)，其特征在于所说的流道(2)为截面不断变化的内齿对齿形流道。
2、 根据权利要求1所述的内齿对齿形流道节水灌水器，，其特征在于所说的流道(2)长度为0.5mm，窄口宽度为0.5mm，宽口宽度为lmm，水流流向为由窄口至宽口。
全文摘要
一种内齿对齿形流道节水灌水器，包括灌水器以及开设在灌水器内部的流道。本发明不同于以往迷宫流道内径不变的形式，通过改变流道的截面，使水流经过不同区域时产生不同的压力，在流道前后产生压力差，从而达到消能的目的，而主航道的平直可以很好的减缓堵塞的发生。
文档编号B05B1/14GK101596504SQ200910023158
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月1日 优先权日2009年7月1日
发明者倪径达, 卢秉恒, 唐一平, 牛文全, 魏正英 申请人:西安交通大学