عنوان

اثر وضعیت پد انحراف بر دینامیک جریان آب و خصوصیات پاشش درآبپاشهای سامانه دوار مرکزی (سنتربیوت)

‭۱۰۴۳۴پ‬

per

اثر وضعیت پد انحراف بر دینامیک جریان آب و خصوصیات پاشش درآبپاشهای سامانه دوار مرکزی (سنتربیوت)

/حبیب صیادی

: کشاورزی

چاپی

دکترا

آبیاری و زهکشی

‮‭۱۳۹۴/۰۳/۲۵‬

تبریز

سامانه‌های دوار مرکزی) سنترپیوت (به دلیل مزایای قابل توجه نظیر پوشش مساحت‌های بزرگ، سهولت استفاده و درجة بالای اتوماسیون از محبوبیت برخوردار هستند .در حال حاضر طیف گسترده‌ای از آبپاش‌ها برای سامانه‌های دوار مرکزی موجود می‌باشد .تعیین ویژگی‌های استاتیک و دینامیک قطرات حاصل از آبپاش‌ها شامل اندازة قطرات، سرعت قطرات و زاویة برخورد آنها نسبت به سطح افقی در سامانه‌های آبیاری بارانی و نیز سنترپیوت از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است .در تحقیق حاضر آزمایشات تجربی برای تعیین پروفیل بارش یک نوع آبپاش اسپری با پد ثابت و خصوصیات قطرات حاصل از آن با استفاده از سه نوع پد ثابت) آبی ‮‭۳۶‬ شیاره، سبز ‮‭۳۰‬ شیاره و سیاه ‮‭۳۶‬ شیاره (و چهار فشار کارکرد‮‭(۶۹‬ ،‮‭۱۰۳‬ ، ‮‭۱۳۸‬ و ‮‭۲۴۱‬ کیلوپاسکال (در یک محیط سرپوشیده انجام گرفت .بررسی روابط دبی فشار برای ‮‭۲۰‬ اندازة مختلف نازل) از ‮‭۹۸/۱‬ تا ‮‭۷۳/۸‬ میلی‌متر(، تعیین حداکثر قطر بارش برای پنج اندازة نازل) شامل‮‭۳۸/۲‬ ،‮‭۹۷/۳‬ ،‮‭۷۶/۴‬ ، ‮‭۱۴/۷‬ و ‮‭۷۳/۸‬ میلی‌متر(، پروفیل بارش آبپاش و اندازه‌گیری خصوصیات قطرات برای چهار اندازة نازل) شامل‮‭۷۸/۲‬ ،‮‭۹۷/۳‬ ، ‮‭۷۶/۴‬ و ‮‭۱۴/۷‬ میلی‌متری (انجام یافت .برای اندازه‌گیری قطر، سرعت و زاویة قطرات حاصل از آبپاش اسپری از روش عکاسی دیجیتال با سرعت پایین استفاده شد .همچنین خصوصیات دینامیکی جریان، توزیع سرعت و فشار بر روی پد انحراف با استفاده از ادامة چکیده دینامیک سیالات محاسباتی ‮‭(CFD)‬ و در محیط نرم‌افزار فلوئنت شبیه‌سازی شد .نتایج نشان داد که اندازه و سرعت قطرات با افزایش فاصله از آبپاش افزایش می‌یابد در حالی که بین زاویة قطرات و فاصله از آبپاش رابطة عکس وجود دارد .همچنین در هر فاصله از آبپاش، بین سرعت متوسط و قطر میانگین حجمی قطرات یک رابطة نمایی برقرار می‌باشد .در یک فشار کارکرد ثابت، افزایش اندازة نازل موجب افزایش قطر بارش، حداکثر شدت پخش، اندازه و سرعت قطره‌ها می‌گردد .در نازل‌های کوچک‌تر ‮‭(۷۸/۲‬ و ‮‭۹۷/۳‬ میلی‌متر (با افزایش فشار، افزایش اندازة قطره مشاهده شد در حالی که برای نازل‌های بزرگتر ‮‭(۷۶/۴‬ و ‮‭۱۴/۷‬ میلی‌متر (رابطه‌ای معکوس بین فشار کارکرد و اندازة قطره‌ها مشاهده گردید .در شرایط کارکرد ثابت بزرگترین قطرات با بیشترین سرعت متعلق به پد آبی و کوچک‌ترین قطرات با کمترین سرعت متعلق به پد سبز رنگ می‌باشد .روابط تجربی برای تخمین قطر پخش آبپاش در شرایط بدون باد، رابطه تجربی برای انتخاب اندازه نازل در طراحی هیدرولیکی سامانه، رابطة تخمین قطر میانگین حجمی قطره‌ها در فواصل مختلف از آبپاش ‮‭(VMD)‬ به صورت توابعی از پیکربندی آبپاش ارائه شد .با مقایسه مقادیر تخمینی قطر پخش در شرایط بدون باد با مقادیر مشاهداتی که در توسعه روابط مورد استفاده قرار نگرفته بود مقادیر ‮‭R۲‬ و ‮‭RMSE‬ صحت‌سنجی به ترتیب در محدوده ‮‭۸۸/۰ ۶۸/۰‬ و ‮‭۶۴/۱ ۸۳/۰‬ قرار گرفت که نشان از دقت مناسب روابط می‌باشد .همچنین مقادیر ‮‭RMSE‬ و ‮‭R۲‬ در رابطة تجربی تعیین ‮‭VMD‬ به ترتیب کوچکتر از ‮‭۳۰۱/۰‬ و بزرگتر از ‮‭۹۲/۰‬ برآورد گردید .در نهایت نتایج شبیه‌سازی ‮‭CFD‬ نشان داد جت آب خروجی از نازل در برخورد با سطح پد انحراف با افت سرعت مواجه می‌شود .با افزایش سرعت جریان خروجی از نازل، اختلاف سرعت مابین مرکز تا پیرامون جت خروجی از شیار نیز بیشتر می‌گردد که این مسئله می‌تواند به عنوان عاملی برای ریزتر شدن اندازة قطرات و نیز افت سرعت در مسیر پرتابة قطرات باشد

Center pivot irrigation is a popular system due to its remarkable advantages such as its large area of coverage, ease of use, and degree of automation. Currently, a wide range of sprinkler devices is available for the center pivot irrigation. Characterizing water droplets discharged by the sprinklers including determination of diameter, velocity and angle of drops (in a vertical plane containing the drop trajectory) is very important in sprinkler and centerpivot irrigation systems. In the current study, some indoor experiments were conducted using three types of deflector plates (36-grooved blue, 30-grooved green and 36-grooved black plates) at four operating pressures (69, 103, 138 and 241 kPa) in order to determine radial application profiles and drop characteristics of a fixed spray plate sprinkler. Discharge-pressure relations for 20 nozzle sizes (in the range of 1.98-8.73 mm), maximum wetted diameters for five nozzle sizes (3.28, 3.97, 4.76, 7.14 and 8.73 mm), precipitation profiles and drop characteristics for four nozzle sizes (2.78, 3.97, 4.76 and 7.14 mm) were evaluated. Low speed photography method was used to measure size, velocity and angle of drops. Also, dynamic characteristics of flow, velocity and pressure distributions on the deflection plate were simulated using the Computational Fluid Dynamics (CFD) methods of the FLUENT software. The results showed that the sizes and velocities of drops in the environment increased by increasing distance from the sprinkler while there was a reverse trend between the drop angles and distance from the sprinkler. Also, there was an exponential relation between volumetric mean diameters and average velocities of drops at any given distance from the sprinkler. By increasing the nozzle size at a fixed operating pressure the resulted wetted diameter, peak application rate, droplet sizes and velocities increased. With smaller nozzle diameters (2.78 and 3.97 mm) drop diameter increased as operating pressure increased, while with larger diameters (4.76 and 7.14 mm) a reverse trend between drop size and working pressure was observed. At a fixed operation condition the largest drops with maximum velocities and the smallest drops with minimum velocities belonged to the blue and green plates, respectively. ?? Empirical equations were developed to estimate the wetted diameter in no-wind conditions, nozzle sizing for hydraulic design of center pivot system and also volumetric mean diameter (VMD) of droplets at different distances from the sprinkler as functions of sprinkler configurations. Wetted diameters in no-wind conditions were compared with the observed values unused in developing experimental equations, so R2 and RMSE values of validation data were between 0.68-0.88 and 0.83-1.64, respectively, which showed relatively good accuracy of proposed equations. Also, RMSE and R2 values for VMD stimation equation were less than 0.301 and more than 0.92, respectively. Finally, the results of CFD silmulation showed that the velocity of jet emmited from sprinkler nozzle reduced in collision with the plate surface. The differences between maximum and minimum velocities within the center and periphery of the jet emmiting from the groove of the plate increased with increasing nozzle jet velocity. This phenomenon could be considered as a cause of droplet getting smaller and reducing their velocities through the trajectory path

صیادی، حبیب

ناظمی، امیرحسین، استاد راهنما

صدرالدینی، علی، استاد راهنما

دلیر، رضا، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی