本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)節(jié)水滴灌滴頭模型化試驗(yàn)，具體為一種小流量滴灌滴頭可視化試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

1、自滴灌技術(shù)產(chǎn)生以來，國內(nèi)外有關(guān)專家、學(xué)者花費(fèi)了大量的精力和物力致力于滴灌設(shè)備的研究和開發(fā)。滴灌滴頭是滴灌系統(tǒng)最關(guān)鍵的部件之一，其作用是使有壓水流通過其內(nèi)部狹長流道結(jié)構(gòu)或微孔充分消能，以穩(wěn)定、均勻的低流量滴入土壤。滴頭流道寬度很窄，出水流量也很小，極易被水中的污物堵塞而導(dǎo)致報(bào)廢。滴頭的結(jié)構(gòu)及其水力性能的優(yōu)劣對(duì)滴灌系統(tǒng)灌水的均勻性、抗堵塞能力、系統(tǒng)壽命影響很大。要設(shè)計(jì)出高性能的滴頭必須對(duì)滴頭內(nèi)流動(dòng)機(jī)理有一個(gè)較為全面的了解。

2、迷宮式滴頭是目前使用最為廣泛的一種滴頭，造成壓力水頭損失的是管壁磨阻、流道尖角彎道、流道的收縮與擴(kuò)大等因素的共同作用。由于滴頭流道結(jié)構(gòu)復(fù)雜與不透明性，急需建立精確的滴頭流道幾何形態(tài)參數(shù)測(cè)試技術(shù)，以便清晰、直觀地揭示滴頭流道這種復(fù)雜邊界流道內(nèi)的流體流動(dòng)規(guī)律，為高性能滴頭的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種小流量滴灌滴頭可視化試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法，該系統(tǒng)能夠模擬小流量滴灌滴頭的同時(shí)，能夠更清晰、直觀地揭示滴頭流道這種復(fù)雜邊界流道內(nèi)的流體流動(dòng)規(guī)律，為滴灌均勻、高抗堵塞的高性能滴頭的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種小流量滴灌滴頭可視化試驗(yàn)系統(tǒng)，包括水箱、氣泵、第一支架、可視化裝置、攝像機(jī)、pc機(jī)；

4、所述水箱包括上蓋、筒體、下蓋、長螺栓，上蓋中間設(shè)置上凸臺(tái)，上凸臺(tái)外側(cè)設(shè)置第二密封槽，上凸臺(tái)上開設(shè)第二螺紋孔、第三螺紋孔、第四螺紋孔、第五螺紋孔，第二螺紋孔、第三螺紋孔、第四螺紋孔、第五螺紋孔處分別安裝減壓閥、第二直接頭、放氣閥、第二壓力表，第二直接頭上安裝堵頭，上蓋的外周面上設(shè)置多個(gè)第十二通孔，下蓋中間設(shè)置階梯式下凸臺(tái)，下凸臺(tái)外側(cè)設(shè)置第三密封槽，下凸臺(tái)頂面開設(shè)第五盲孔、第六盲孔，第五盲孔、第六盲孔分別與下凸臺(tái)外側(cè)等高設(shè)置的第一螺紋盲孔、第二螺紋盲孔連通，第三密封槽設(shè)置位置高于第一螺紋盲孔，下蓋的外周面上設(shè)置與多個(gè)第十二通孔對(duì)應(yīng)的多個(gè)第十三通孔，長螺栓穿過第十二通孔、第十三通孔使上蓋、筒體、下蓋順次固定安裝，第二密封槽和第三密封槽內(nèi)均安裝密封圈；所述第一螺紋盲孔、第二螺紋盲孔上分別螺紋安裝第一出水接頭、第二出水接頭，第一出水接頭通過第一出水管依次連接節(jié)流閥、第二三通接頭、第一三通接頭、第一直接頭、可視化裝置，第二三通接頭的另一出口上依次安裝單向閥、注射器，第一三通接頭的另一出口上安裝第一壓力表；第二出水接頭連接有第二出水管，第二出水管上設(shè)置球閥；

5、所述氣泵通過進(jìn)氣管連接減壓閥；

6、所述第一支架上設(shè)有多個(gè)第十四通孔，多個(gè)第十四通孔與下蓋上對(duì)應(yīng)設(shè)置的下通孔采用第一螺栓固定連接，使水箱固定于第一支架上；

7、所述可視化裝置用于模擬小流量滴灌滴頭，其主體采用透明材質(zhì)，所述可視化裝置下方設(shè)置量筒；

8、所述攝像機(jī)位于可視化裝置后方，攝像機(jī)與pc機(jī)電性連接，攝像機(jī)用于記錄可視化裝置內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)過程，pc機(jī)對(duì)攝像機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

9、在本發(fā)明的其中一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述可視化裝置包括法蘭、第一蓋板、第一底板，法蘭中心處設(shè)置與第一直接頭螺紋連接的第一螺紋孔，法蘭外周面上開設(shè)多個(gè)第一通孔，第一蓋板上開設(shè)多個(gè)第二通孔、多個(gè)第三通孔、第一盲孔、第四通孔、第二盲孔，第二盲孔的出口位于量筒正上方，第四通孔與第一螺紋孔連通，法蘭上位于第四通孔與第一螺紋孔之間的盤面上設(shè)置第一密封槽，第一密封槽內(nèi)安裝密封圈，第一底板上開設(shè)多個(gè)第五通孔、多個(gè)第六通孔、第一儲(chǔ)水槽、第一迷宮流道、第一進(jìn)水槽，第一進(jìn)水槽入口端與第四通孔連通，第一進(jìn)水槽、第一迷宮流道、第一儲(chǔ)水槽、第一盲孔、第二盲孔順次連通，第一通孔、第三通孔、第六通孔采用第二螺栓固定連接，第二通孔、第五通孔通過第三螺栓固定連接。

10、進(jìn)一步地，第一蓋板、第一底板均采用透明亞克力材料，且第一蓋板、第一底板通過亞克力材料專用粘結(jié)劑粘合。

11、在本發(fā)明的其中一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述可視化裝置包括法蘭、第二蓋板、第二底板，法蘭中心處設(shè)置與第一直接頭螺紋連接的第一螺紋孔，法蘭外周面上開設(shè)多個(gè)第一通孔，第二蓋板上開設(shè)多個(gè)第七通孔、多個(gè)第八通孔、第九通孔、第三盲孔、第四盲孔，第三盲孔和第四盲孔均為多個(gè)且一一對(duì)應(yīng)連通，每個(gè)第四盲孔下方對(duì)應(yīng)放置一個(gè)量筒，多個(gè)第八通孔與第一螺紋孔連通，法蘭上位于第八通孔與第一螺紋孔之間的盤面上設(shè)置第一密封槽，第一密封槽內(nèi)安裝密封圈，第二底板上開設(shè)多個(gè)第十通孔、多個(gè)第十一通孔、第二進(jìn)水槽、分流槽、第二迷宮流道、第二儲(chǔ)水槽，第二進(jìn)水槽入口端與第九通孔連通，第二進(jìn)水槽連接分流槽進(jìn)水端，分流槽設(shè)置多個(gè)出水端，分流槽的每個(gè)出水端均順次連接有第二迷宮流道、第二儲(chǔ)水槽，每個(gè)第二儲(chǔ)水槽對(duì)應(yīng)連通一個(gè)第一盲孔，第一通孔、第八通孔、第十一通孔采用第二螺栓固定連接，第七通孔、第十通孔通過第三螺栓固定連接。

12、進(jìn)一步地，第二蓋板、第二底板均采用透明亞克力材料，且第二蓋板、第二底板通過亞克力材料專用粘結(jié)劑粘合。

13、進(jìn)一步地，所述第一支架中心處設(shè)置圓孔，所述下蓋底部設(shè)置磁力攪拌器，磁力攪拌器置于第二支架上。

14、作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明提供了一種小流量滴灌滴頭可視化試驗(yàn)方法，采用上述的小流量滴灌滴頭可視化試驗(yàn)系統(tǒng)，具體步驟如下：

15、s1：拔掉第二直接頭上的堵頭，在第二直接頭上連接外部水管，向水箱中注入適量的水，再斷開外部水管，在第二直接頭上安裝堵頭；

16、s2：關(guān)閉節(jié)流閥，減壓閥調(diào)至最小壓力，開啟氣泵，調(diào)節(jié)減壓閥壓力至試驗(yàn)壓力，觀察第二壓力表示數(shù)直至試驗(yàn)壓力；

17、s3：逐漸開大節(jié)流閥，觀察第一壓力表示數(shù)至目標(biāo)壓力，待水流穩(wěn)定后，通過量筒收集可視化裝置的出水，結(jié)合收集水的時(shí)間，計(jì)算時(shí)均流量，完成后去掉量筒；

18、s4：推動(dòng)注射器，將注射器中的顆粒物通過單向閥注入管路，同時(shí)通過攝像機(jī)記錄顆粒物在可視化裝置的迷宮流道中的運(yùn)動(dòng)過程，通過pc機(jī)保存和處理數(shù)據(jù)結(jié)果，完成保存后關(guān)閉攝像機(jī)；

19、s5：完成試驗(yàn)后，關(guān)閉節(jié)流閥，關(guān)閉氣泵，打開放氣閥對(duì)水箱進(jìn)行釋壓，打開球閥排出水箱中的水。

20、作為本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明還提供了一種小流量滴灌滴頭可視化試驗(yàn)方法，采用上述的小流量滴灌滴頭可視化試驗(yàn)系統(tǒng)，具體步驟如下：

21、s1：拔掉第二直接頭上的堵頭，在第二直接頭上連接外部水管，向水箱中注入適量的水，再斷開外部水管，將注射器安裝在第二直接頭上，將大量顆粒物注入水箱，去除第二直接頭上的注射器，安裝堵頭；

22、s2：關(guān)閉節(jié)流閥，減壓閥調(diào)至最小壓力，開啟氣泵，調(diào)節(jié)減壓閥壓力至試驗(yàn)壓力，觀察第二壓力表示數(shù)直至試驗(yàn)壓力；

23、s3：開啟磁力攪拌器，觀察水箱中的混合液，直至水和顆粒物充分混合；

24、s4：逐漸開大節(jié)流閥，觀察第一壓力表示數(shù)至目標(biāo)壓力，通過攝像機(jī)定期間隔拍攝顆粒物在可視化裝置的迷宮流道中的淤積情況，通過pc機(jī)保存和處理數(shù)據(jù)結(jié)果，完成保存后關(guān)閉攝像機(jī)；

25、s5：完成試驗(yàn)后，關(guān)閉節(jié)流閥，關(guān)閉氣泵，關(guān)閉磁力攪拌器，打開放氣閥對(duì)水箱進(jìn)行釋壓，打開球閥排出水箱中的混合液。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果：本發(fā)明的小流量滴灌滴頭可視化試驗(yàn)系統(tǒng)采用的可視化裝置具有滴頭流道結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)透明性能好，能夠模擬小流量滴灌滴頭的同時(shí)，更清晰、直觀地揭示滴頭流道這種復(fù)雜邊界流道內(nèi)的流體流動(dòng)規(guī)律，為滴灌均勻、高抗堵塞的高性能滴頭的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。