ارزيابي كارايي نرم افزار Fluent براي شبيه سازي و ساخت آبپاش دبي متغير به منظور استفاده در يك سيستم آبياري خودكار

Evaluation of fluent software for simulation and costruction of a variable rate sprinkler for an autonomous irrigation system

بحران كم‌آبي از چالش‌هاي جهان امروز است كه براي حل آن كشور هاي مختلف بايد منابع آب خود را به بهترين نحو مديريت كنند. اساس كشاورزي دقيق بر مبناي كاربرد نهاده ها به صورت خاص مكاني است، تا بتوان متناسب با نياز موجود و شرايط خاك و گياه نهاده ها را مصرف نمود. آب از جمله اين نهاده‌ها است كه استفاده بهينه از آن بر اساس راهبرد آبياري نرخ متغير در كشاورزي دقيق مورد توجه است. هدف اصلي از انجام اين تحقيق طراحي و ساخت يك آبپاش هوشمند نرخ متغير در سامانه آبياري باراني كلاسيك ثابت بود. به اين منظور طرح اوليه آبپاش پيشنهادي شامل يك پلانجر كنترل كننده جريان و فشار با استفاده از نرم افزار Fluent شبيه‌‌سازي شد. سپس نقشه اصلي آبپاش تهيه و براي ساخت طي سه مرحله ساخت مدل، ريخته‌گري و تراشكاري اقدام گرديد. آزمايش نحوه كار آبپاش ساخته شده در سه سطح فشار و سه موقعيت قرار‌گيري پلانجر (از كمترين تا بزرگترين سطح مقطع عبور آب از قسمت داخلي آبپاش) و سه قطر نازل انجام شد. نتايج نشان داد پلانجر توانايي تغيير دبي و فشار خروجي آبپاش را دارد و روند تغييرات دبي و فشار تحت تاثير موقعيت پلانجر بسيار پيچيده است. مدل Fluent براي شرايطي كه پلانجر نيمه باز تا كاملاً باز باشد، كارايي خوبي دارد. اما در شرايطي كه پلانجر مسير جريان را بيشتر از نصف مسدود كند، كارايي خوبي ندارد.

Water scarcity is today’s world biggest challenge which requires different countries to manage their water resources in the most efficient way. Sprinkler irrigation increases water consumption efficiency due to more uniform distribution of water across the field. Precision farming is based on the site-specific use of inputs according to soil characteristics and plant needs. One of the main inputs for agricultural production is water. Thus, efficient use of water resources based on variable rate irrigation is considered to be a basic approach of precision irrigation. The main purpose of this study was to simulate and fabricate a variable flow sprinkler, applicable in solid set sprinkler irrigation system. The preliminary drawing of the proposed sprinkler, which equipped with a flow and pressure control plunger, was simulated using Fluent software. The actual sprinkler was then fabricated and evaluated in a field. The performance of the sprinkler was evaluated at three pressure levels, three plunger positions (at the points of the least and biggest sprinkler’s cross section for water passage) and three diameters of outlet nozzle opening. Results showed that the plunger had the capability of varying outlet flow and pressure in the sprinkler and trends in flow and pressure variation as affected by the plunger position was very complicated. The Fluent model for conditions with fully open of the plunger and half opened was effectively efficient. However, as the plunger closed the water passage more than the half of cross section, the model did not show an acceptable efficiency.