Optimizarea dinamicii fluxului intern în aspersoarele cu impact pentru aerare prin simulare CFD, analiză teoretică și validare experimentală a designului stabilizatorului pentru performanță hidraulică îmbunătățită

Optimizarea performanței hidraulice a irigațiilor prin aspersie reprezintă o provocare critică pentru agricultura durabilă, în ciuda adoptării sale pe scară largă datorită eficienței în conservarea apei și distribuția uniformă.

Uniformitatea distribuției apei, proprietățile picăturilor și eficacitatea generală a irigației sunt toate influențate în mare măsură de dinamica fluxului intern a aspersoarelor cu impact.

Această cercetare îmbunătățește dinamica fluxului intern a aspersorului cu impact 20PY2 prin aplicarea simulărilor de dinamică a fluidelor computaționale (CFD), a designului experimental ortogonal și a ANOVA pentru a evalua influența parametrilor stabilizatorului asupra performanței hidraulice.

A fost dezvoltat un stabilizator de flux optimizat pentru a reduce turbulența, a îmbunătăți consistența vitezei și a promova distribuția apei.

Măsurătorile CFD arată o scădere semnificativă a energiei cinetice turbulente (TKE) sub 1.0 m²/s², o creștere de 1.2 % a vitezei de ieșire și o scădere de 28.4 % a căderii de presiune.

Aceste constatări sunt confirmate de modelele teoretice, care au erori absolute de 0.06 m²/s² pentru energia cinetică turbulentă (TKE), 2.633 Pa pentru diferența de presiune și 1.82 m/s pentru viteză.

Rezultatele experimentale validează o creștere a razei de aruncare a duzei de 13.2–18.2 % la diferite presiuni, atingând o rază maximă de 28 m la 400 kPa.

Stabilizatorul modificat depășește originalul la toate presiunile, având un Coeficient de Uniformitate (CU%) mai mare cu 3 % la 300 kPa (83 % comparativ cu 80 %), îmbunătățind astfel stabilitatea adâncimii apei.

Experimentele de distribuție radială a apei demonstrează o eficiență îmbunătățită a pulverizării, cu rate de aplicare maxime crescând cu 1.0 mm/h în condiții de presiune ridicată.

Aceste îmbunătățiri garantează o distribuție a apei mai consistentă și eficientă, promovând managementul durabil al apei în sistemele de irigație de precizie..