شبيه‌سازي افت فشار موضعي جريان در شيرهاي خودكار سيستم‌هاي آبياري باراني

Simulation of Flow Local Pressure loss in Quick Valves for Sprinkler Irrigation Systems

تخمين نادرست افت فشار در داخل شير خودكار يكي از دلايل پايين بودن فشار در آبپاش‌ها مي‌باشد كه مي‌تواند منجر به عملكرد نامناسب آبپاش‌ها گردد. لذا با بررسي افت فشار و مطالعه الگوي جريان مي‌توان نسبت به اصلاح و كاهش ميزان افت جريان در آن اقدام نمود. در اين مطالعه با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي (CFD)، رفتار جريان داخل شير خودكار براي به دست آوردن نحوه توزيع سرعت و فشار و رابطه بين افت فشار و ميزان دبي، تحت دبي‌هاي 35/1، 2، 5/2، 3، 8/3 بر ثانيه بررسي ‌شده است. بدين منظور ابعاد بخش‌هاي مختلف يك شير خودكار با استفاده از ريزسنج ديجيتالي تعيين‌ شد. سپس جريان درون شير خودكار توسط مدل‌هاي تلاطمي مختلف شبيه‌سازي گرديد. نتايج حاصل از حل عددي نشان داد كه داده‌هاي به‌دست‌آمده از شبيه‌سازي در مدل تلاطمي K-ε Standard مطابقت بيشتري با داده‌هاي آزمايشگاهي دارد و متوسط خطاهاي نسبي پيش‌بيني در پنج دبي در اين مدل برابر با 2/5 درصد و مقدار متوسط ضريب افت فشار موضعي بر اساس اين مدل برابر با 8/86 مي‌باشد.

The improper estimation of the pressure loss inside the quick valve is one of the reasons for low pressure in the sprinklers, which can lead to improper operation of the sprinklers. By studying the pressure loss and flow pattern, it will be possible to modify and reduce the amount of flow pressure loss in quick valve. In this study, using Computational Fluid Dynamics (CFD), flow behavior in the quick valve has been investigated to obtain the speed and pressure distribution and relation between pressure loss and flow rate in 1.35, 2, 2.5, 3, 3.8 liters per second discharges. For this purpose, the dimensions of different sections of a quick valve are determined using a digitally caliper, then the flow inside the valve has been simulated by various turbulent models. The results of the numerical solution showed that simulation results in the K-ε Standard turbulence model are more in line with the experimental results and the average of prediction error rate in five flow rates is 2.5 percent and the average amount of local pressure loss coefficient is 8.86 based on this model.