La optimización estructural del emisor de riego por goteo de la vena de la hoja en el rendimiento hidráulico, la entropía de energía y la capacidad antiobstrucción
Autores: Li, Zonglei; Bao, Sanlin; Cheng, Quanjie; Yu, Qiuyue; Xu, Tianyu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
La optimización estructural del emisor de riego por goteo de la vena de la hoja en el rendimiento hidráulico, la entropía de energía y la capacidad antiobstrucción
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Veta de hoja
Emisor de riego por goteo
Canal de flujo
Rendimiento hidráulico
Energía cinética turbulenta
Materia particulada
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
El emisor de riego por goteo de vena de hoja es un nuevo tipo de emisor de riego por goteo. El canal de flujo logra la disipación de energía a través de la desviación del flujo, giros y contracción repentina. En este estudio, se propusieron tres esquemas de diseño (B, B y B) optimizando la estructura del canal de flujo para mejorar el rendimiento hidráulico, y la viabilidad de los esquemas se verificó combinándolos con experimentos. Los resultados muestran que el índice de flujo de los tres diseños de optimización estructural fue de 0,52, 0,51 y 0,50, con errores de menos del 5% en comparación con los resultados medidos. En comparación con la estructura original A (con un índice de flujo de 0,53), el rendimiento hidráulico se mejoró en un 0,4%, 3,2% y 5,7%. En comparación con A y B, la energía cinética de turbulencia de la región principal de flujo de las estructuras B y B aumentó significativamente, y la proporción de área de baja energía cinética de turbulencia había disminuido. El aumento de la energía cinética turbulenta impulsó al líquido a permanecer turbulento, aumentando la capacidad de las partículas a fluir fuera del canal de flujo. Los cambios irregulares en el campo de velocidad en la zona de alta velocidad resultan en un gran gradiente de velocidad, lo que maximiza la energía cinética turbulenta y la generación de entropía en el área. Entre las cuatro estructuras de canal de flujo, la región con la mayor disipación de turbulencia se encontraba en la parte superior de la estructura interna del canal de flujo. Había regiones de vórtice aparentes en los canales de flujo A, B y B para la disipación de energía, con coeficientes de disipación de energía de 6,07-8,51. Sin embargo, la velocidad de flujo promedio en esta región era de solo aproximadamente 0,2 m/s, y las partículas se atrapaban fácilmente. Cuando el diámetro de la partícula aumentaba, B tenía la mejor capacidad de paso de partículas en comparación con las otras tres estructuras de diseño. Combinado con el experimento de agua turbia, el rendimiento anti-obstrucción del canal de flujo optimizado B mejoró en un 30,8%. Este estudio puede proporcionar una referencia para mejorar aún más el rendimiento hidráulico de los emisores de riego por goteo.
Descripción
El emisor de riego por goteo de vena de hoja es un nuevo tipo de emisor de riego por goteo. El canal de flujo logra la disipación de energía a través de la desviación del flujo, giros y contracción repentina. En este estudio, se propusieron tres esquemas de diseño (B, B y B) optimizando la estructura del canal de flujo para mejorar el rendimiento hidráulico, y la viabilidad de los esquemas se verificó combinándolos con experimentos. Los resultados muestran que el índice de flujo de los tres diseños de optimización estructural fue de 0,52, 0,51 y 0,50, con errores de menos del 5% en comparación con los resultados medidos. En comparación con la estructura original A (con un índice de flujo de 0,53), el rendimiento hidráulico se mejoró en un 0,4%, 3,2% y 5,7%. En comparación con A y B, la energía cinética de turbulencia de la región principal de flujo de las estructuras B y B aumentó significativamente, y la proporción de área de baja energía cinética de turbulencia había disminuido. El aumento de la energía cinética turbulenta impulsó al líquido a permanecer turbulento, aumentando la capacidad de las partículas a fluir fuera del canal de flujo. Los cambios irregulares en el campo de velocidad en la zona de alta velocidad resultan en un gran gradiente de velocidad, lo que maximiza la energía cinética turbulenta y la generación de entropía en el área. Entre las cuatro estructuras de canal de flujo, la región con la mayor disipación de turbulencia se encontraba en la parte superior de la estructura interna del canal de flujo. Había regiones de vórtice aparentes en los canales de flujo A, B y B para la disipación de energía, con coeficientes de disipación de energía de 6,07-8,51. Sin embargo, la velocidad de flujo promedio en esta región era de solo aproximadamente 0,2 m/s, y las partículas se atrapaban fácilmente. Cuando el diámetro de la partícula aumentaba, B tenía la mejor capacidad de paso de partículas en comparación con las otras tres estructuras de diseño. Combinado con el experimento de agua turbia, el rendimiento anti-obstrucción del canal de flujo optimizado B mejoró en un 30,8%. Este estudio puede proporcionar una referencia para mejorar aún más el rendimiento hidráulico de los emisores de riego por goteo.