LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG DÒNG PHUN RỐI XOÁY TRONG HỆ THỐNG THIẾT BỊ TƯỚI PHUN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA





VÕ TUYỂN





NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG DÒNG PHUN RỐI XOÁY
TRONG HỆ THỐNG THIẾT BỊ TƯỚI PHUN





LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

TP. HỒ CHÍ MINH NĂM 2013
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA





VÕ TUYỂN





NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG DÒNG PHUN RỐI XOÁY
TRONG HỆ THỐNG THIẾT BỊ TƯỚI PHUN






Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
Mã số Chuyên ngành: 62 52 04 01
Phản biện độc lập 1: PGS. TS. Nguyễn Việt Hùng
Phản biện độc lập 2: TS. Nguyễn Anh Thi
Phản biện 1: PGS. TS. Mai Đức Thành
Phản biện 2: PGS. TS. Trần Thiên Phúc
Phản biện 3: TS. Dương Thái Công

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam
2. PGS. TS. Trần Thị Hồng

i
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết
quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ
bất cứ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu
đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng theo yêu cầu.
Tác giả luận án
Võ Tuyển

ii

TÓM TẮT LUẬN ÁN
Một trong những tiêu chí cơ bản của kỹ thuật tưới phun là phải thỏa mãn tốt nhất
nhu cầu sinh lý của cây trồng từ bề mặt lá đến thân, rễ và đặc biệt là tăng năng suất,
chất lượng của các loại cây trồng; đồng thời phải đảm bảo tiết kiệm nước và tiết kiệm
năng lượng. Việc ứng dụng hiệu ứng xoáy trong kỹ thuậ
t tưới phun cho thấy những ưu
điểm là cho tầm phun mưa rộng khi hệ số xoáy cao, làm tăng hiệu quả sử dụng nước;
lượng mưa phân đồng đều trên diện tích tưới, giúp duy trì độ ẩm tối ưu; cỡ hạt mưa
nhỏ, giúp cây trồng và đất đai có thể hấp thụ một cách triệt để, hạn chế được tổn thất
nước; đồng thời, sử
dụng áp lực làm việc không lớn, lưu lượng đòi hỏi không cao nên
tiết kiệm nước, tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm công sức của người lao động. Như
vậy, việc “Nghiên cứu, ứng dụng dòng phun rối xoáy trong hệ thống thiết bị tưới
phun” bước đầu cho thấy đã mang lại những hiệu quả thiết thực, phù hợp với những
loại cây tr

ồng mềm yếu như hoa, vườn ươm, cây trồng cao cấp trong nhà kính; ngoài
khả năng tưới còn làm mát cho cây trồng và cải tạo vi khí hậu.
Sau một thời gian nghiên cứu hoàn thành đề tài, luận án đã đạt được một số
kết quả như sau:
1) Xây dựng mô hình toán cho dòng phun rối xoáy ứng dụng trong kỹ thuật tưới
phun và xây dựng thuật toán giải hệ phương trình toán bằng phương pháp khối hữu hạn.
2) Mô ph
ỏng số các thông số vật lý của dòng phun rối xoáy và xác định mối quan
hệ giữa các thông số vật lý, thông số hình học của dòng phun với hệ số cường độ xoáy.
3) Thiết kế, chế tạo đầu phun tạo xoáy và xây dựng mô hình thực nghiệm đo đạc
các thông số kích thước hình học và thông số vật lý của dòng phun.
4) Nghiên cứu, phân tích tác động của hiệu ứng xoáy tới các thông số kỹ thuật
c
ủa dòng phun và bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, đã xác định được các
thông số tối ưu của quá trình tưới phun gồm đường kính vòi phun, hệ số xoáy và lưu
lượng tưới.
5) Ứng dụng tính toán, thiết kế và lắp đặt hệ thống tưới phun mưa sử dụng đầu
phun tạo xoáy cho một mô hình cụ thể và tiến hành so sánh kết quả ứng dụng thực
nghiệm hệ thống tướ
i phun tại ba đơn vị khác nhau khi sử dụng đầu phun tạo xoáy.

iii
ABSTRACT
One of the basic criteria of the spray irrigation technology is to best satisfy the
physiological needs of plants from the surface of leaves to stems, roots, and especially
to increase productivity and quality of crops; at the same in spray irrigation technology
shows some advantages such as the wide range of spray in high swirl coefficient,
increasing the efficient use of water; uneven rainfall distribution over the irrigated
areas that helps maintain the optimum moisture; small-sized raindrops which helps
plants and soil be able to absorb radically and limit the water loss; at the same time,

using the working pressure and flow is not high, so we can save water, energy and
labor. Thus, the “Research and application of swirling turbulent jets in spray
irrigation system” shows some practical effects, appropriates with the types of weak
plants like flowers, nurseries, advanced plants in the greenhouse; besides watering
ability, it is able to cool the plants and improve microclimate.
After a time to finish researching the topic, the thesis has achieved some results
as follows:
1) Building mathematical model for the swirling turbulent jets swirling turbulent
jets applied in spray irrigation technology and building the algorithm solving equations
by using finite volume method.
2) Simulating the physical parameters of the swirling turbulent jets and
determining the relationship between physical parameters, geometric parameters of the
flow with the swirling intensity coefficient.
3) Designing, manufacturing the swirling spray nozzles and building empirical
model measuring the parameters of the geometric dimensions and physical parameters
of the flow.
4) Studying and analyzing the impact of the swirling effect to the technical
parameters of the spray and determining the optimal parameters of the process
includes the spraying nozzle diameter, swirling coefficient and the flow of irrigation
thanks to the design of experiment.
5) Applying calculations, designing and installing the spray irrigation system
using the swirling spray nozzles to a specific model and performing a comparison of
experimental results of applying the injection system in three different units using the
swirling spray nozzles.

iv

LỜI CẢM ƠN
Luận án được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ tận tình của các Thầy Cô hướng dẫn,
các Thầy Cô giảng viên Khoa Cơ khí, khoa Kỹ thuật Xây dựng Trường Đại học Bách

khoa Tp. Hồ Chí Minh, cơ quan công tác, bạn bè đồng nghiệp và gia đình. Xin chân
thành cảm ơn đến tất cả những tập thể và cá nhân đã giúp tôi trong thời gian vừa qua:
 Trường Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh.
 Khoa Cơ khí và Khoa Kỹ thuật Xây dựng Trường Đạ
i học Bách khoa
Tp. Hồ Chí Minh.
 Phòng Quản lý Khoa học Sau Đại học Trường Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí
Minh.
 PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam và PGS. TS. Trần Thị Hồng đã tận tình hướng
dẫn, bổ sung cập nhật những kiến thức, kinh nghiệm trong suốt quá trình thực
hiện Luận án.
 Ban Giám hiệu và Khoa Cơ khí Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm
Tp. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều ki
ện, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều
trong suốt thời gian nghiên cứu thực hiện đề tài.
 Các Anh, Chị đồng nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá
trình thực hiện Luận án này.
 Gia đình và những người thân đã giúp đỡ, động viên, hỗ trợ và khích lệ tinh
thần trong suốt thời gian thực hiện Luận án.
Trong quá trình thực hiện Luận án, mặc dù tác giả đã hết sức cố
gắng nhưng chắc
chắn khó tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong quí Thầy Cô, bạn bè và đồng nghiệp
chỉ bảo, đóng góp ý kiến để tôi nhận thức được những thiếu sót và cố gắng sửa chữa,
bổ sung để hoàn thiện hơn.
Một lần nữa xin chân thành cảm ơn tất cả những tập thể và cá nhân đã hướng
dẫn, giúp đỡ, động viên và tạo mọi điề
u kiện tốt nhất giúp tôi hoàn thành Luận án này.
Xin kính chúc quí Thầy Cô, bạn bè và đồng nghiệp sức khỏe và thành đạt.

v

MỤC LỤC
Lời cam đoan i
Tóm tắt luận án ii
Lời cảm ơn iv
Mục lục v
Danh mục các hình ảnh ix
Danh mục các bảng biểu xiii
Danh mục các ký hiệu xvi
MỞ ĐẦU 1
1 TỔNG QUAN, MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 3
1.1 Kỹ thuật tưới phun và dòng phun rối xoáy 3
1.1.1 Kỹ
thuật tưới phun 3
1.1.2 Chuyển động rối 6
1.1.3 Dòng phun rối xoáy 7
1.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước 8
1.2.1 Kỹ thuật tưới phun 8
1.2.2 Mô hình rối 10
1.2.3 Dòng phun xoáy 14
1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu 17
1.3.1 Những vấn đề cần giải quyết 17
1.3.2 Nội dung nghiên cứu 18
1.4 Phương pháp nghiên cứu 18
1.4.1 Ph
ương pháp nghiên cứu lý thuyết 18
1.4.1.1 Phương pháp diễn dịch 18
1.4.1.2 Phương pháp kế thừa 18
1.4.1.3 Phương pháp tiếp cận hệ thống 18
1.4.2 Phương pháp mô phỏng số 19
1.4.3 Phương pháp chế tạo 19

1.4.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 19
1.4.4.1 Thiết bị và dụng cụ sử dụng trong thực nghiệm 19
1.4.4.2 Phương pháp đo đạc thực nghiệm 19

vi
1.4.4.3 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 20
1.4.4.4 Phương pháp tính toán thiết kế mô hình thực nghiệm 20
2 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ DÒNG PHUN RỐI XOÁY 20
2.1 Hệ phương trình biểu diễn dòng phun rối xoáy trong kỹ thuật tưới phun 20
2.1.1 Đặt vấn đề 20
2.1.2 Khai triển các phương trình của mô hình toán 22
2.1.2.1 Phương trình liên tục 22
2.1.2.2 Phương trình cân bằng động lượng 23
2.1.2.3 Phương trình trao đổi chất 24
2.1.2.4 Phương trình c
ủa mô hình rối 26
2.2 Phương pháp giải hệ phương trình dòng phun rối xoáy 29
2.2.1 Lựa chọn phương pháp giải 29
2.2.2 Biến đổi hệ phương trình toán về dạng tổng quát 29
2.2.3 Phương pháp khối hữu hạn giải hệ phương trình toán 32
2.2.4 Thuật toán giải hệ phương trình dòng phun rối xoáy 39
2.2.5 Trình tự lập trình tính toán 41
2.2.5.1 Giải tìm biến  41
2.2.5.2 Giải tìm biến u 42
2.2.5.3 Giải tìm biến v 44
2.2.5.4 Giải tìm biến p 44
2.3 Mô phỏng số 44
2.3.1 Mô phỏng hàm dòng 45
2.3.2 Phân bố vận tốc 45
2.3.2.1 Vận tốc dọc trục 45

2.3.2.2 Vận tốc hướng kính 46
2.3.2.3 Vận tốc tiếp tuyến 47
2.3.3 Phân bố áp suất 48
2.3.4 Phân bố động năng rối 49
2.3.4 Phân b
ố tiêu tán động năng rối 50
2.3.5 Phân bố nồng độ hỗn hợp dòng phun 51
2.4 So sánh kết quả mô phỏng số với các kết quả nghiên cứu thực nghiệm khác 51
2.4.1 Phân bố vận tốc 51
2.4.1.1 Vận tốc dọc trục 51

vii
2.4.1.2 Vận tốc tiếp tuyến 52
2.4.2 Phân bố áp suất 53
2.4.3 Phân bố động năng rối 54
2.4.5 Phân bố nồng độ 55
2.5 Nhận xét 55
3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DÒNG PHUN RỐI XOÁY TRONG
KỸ THUẬT TƯỚI PHUN 56
3.1 Mô hình thực nghiệm 56
3.1.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm 56
3.1.2 Thiết kế, chế tạo đầu phun tạo xoáy 57
3.1.3 Các chỉ tiêu cơ bản của kỹ thuật tưới phun mưa 58
3.1.4 Bố trí thực nghiệm và đo đạc các thông số của dòng phun 58
3.1.4.1 Sơ đồ bố trí thực nghiệm 58
3.1.4.2 Kết quả thực nghiệm đo đạc các thông số kỹ thuật của dòng phun 59
3.1.4.3 Phân bố cường độ mưa 59
3.2 Kiểm chứng mô hình số 60
3.2.1 So sánh các thông số hình học của dòng phun 60
3.2.1.1 So sánh góc phun 60

3.2.1.2 So sánh bán kính dòng phun 62
3.2.1.3 So sánh lưu lượng dòng phun 62
3.3 Xác định hệ số xoáy có hiệu quả trong mô hình thực nghiệm 63
3.3.1 Quan hệ giữa chiều rộng dòng phun và hệ số xoáy 64
3.3.2 Quan hệ giữa lưu lượng dòng phun và hệ số xoáy 65
3.3.3 Quan hệ giữa độ thô hạt mưa và hệ số xoáy 66
3.3.4 Quan hệ giữa phân bố cường độ mưa và hệ số xoáy 67
3.3.5 Quan hệ giữa độ đồng đều tướ
i phun và hệ số xoáy 69
3.4 Quy hoạch thực nghiệm 71
3.4.1 Lựa chọn các thông số thực nghiệm 71
3.4.2 Kết quả thực nghiệm 72
3.4.2.1 Bán kính tưới phun Y
1
72
3.4.2.2 Độ đồng đều tưới phun Y
2
74
3.4.2.3 Chi phí điện năng Y
3
76
3.4.3 Xác định các thông số và chỉ tiêu tối ưu 76

viii
3.4.3.1 Bài toán tối ưu 78
3.4.3.2 Kết quả giải bài toán tối ưu 78
3.5 Nhận xét 79
4 ỨNG DỤNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI PHUN 80
4.1 Cơ sở tính toán thiết kế 80
4.1.1 Mô hình thiết kế 80

4.1.2 Xác định lượng nước tưới 81
4.2 Tính toán thiết kế mô hình 83
4.2.1 Lựa chọn và bố trí đầu phun 83
4.2.2 Tính lưu lượ
ng tại các đầu phun và lưu lượng trong các đoạn ống 85
4.2.3 Xác định đường kính các đoạn ống 86
4.2.4 Xác định vận tốc dòng chảy trong các đoạn ống 87
4.2.5 Xác định tổn thất trên đường ống cơ bản 87
4.2.6 Xác định chiều cao đặt bơm và chọn bơm 88
4.2.7 Thống kê khối lượng vật tư, thiết bị của hệ thống tưới 89
4.3
Đánh giá hiệu quả của các mô hình thiết kế 90
4.3.1 Kết quả ứng dụng 1 90
4.3.2 Kết quả ứng dụng 2 92
4.3.3 Kết quả ứng dụng 3 95
4.4 Nhận xét 98
5 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 99
5.1 Kết luận 99
5.1.1 Kết quả nghiên cứu lý thuyết 99
5.1.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệ
m 100
5.1.3 Ứng dụng kết quả nghiên cứu 100
5.2 Hướng phát triển của đề tài 101
6 CÁC TÀI LIỆU CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 102
7 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103


ix
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Hai loại đầu phun phổ biến 5

Hình 1.2 Các dao động rối trong dòng chảy dừng và không dừng 6
Hình 1.3 Dòng phun đặc trưng ở mức độ xoáy yếu và ở mức độ xoáy mạnh 8
Hình 2.1 Phân bố vận tốc trong dòng phun rối xoáy 21
Hình 2.2 Mối liên hệ giữa hệ tọa độ trụ và hệ tọa độ Descartes 21
Hình 2.3 Điều kiện biên dòng phun rối xoáy trong thiết bị tưới phun 28
Hình 2.4 Định nghĩa một thể
tích kiểm tra 32
Hình 2.5 Miền tính toán 37
Hình 2.6 Sơ đồ lưới bài toán trong không gian 2D 40
Hình 2.7 Sơ đồ phủ lưới miền khảo sát 42
Hình 2.8 Lưu đồ thuật toán giải tìm biến  43
Hình 2.9 Họ đường dòng khi S = 0 và S = 0,7 45
Hình 2.10 Trường phân bố vận tốc dọc trục u/u
0
khi S = 0 và S = 0,7 46
Hình 2.11 Phân bố vận tốc u/u
0
trong mặt cắt chứa đường tâm đối xứng khi
S = 0 và S = 0,7 46
Hình 2.12 Trường phân bố vận tốc hướng kính v/v
0
khi S = 0 47
Hình 2.13 Phân bố vận tốc v/v
0
trong mặt cắt chứa đường tâm đối xứng khi S = 0 47
Hình 2.14 Trường phân bố vận tốc tiếp tuyến w/w
0
khi S = 0,4 và S = 0,7 47
Hình 2.15 Phân bố vận tốc w/w
0

trong mặt cắt chứa đường tâm đối xứng khi
S = 0,4 và S = 0,7 48
Hình 2.16 Trường phân bố áp suất p/p
0
khi S = 0 và S = 0,7 49
Hình 2.17 Phân bố áp suất p/p
0
trong mặt cắt chứa đường tâm đối xứng khi
S = 0 và S = 0,7 49
Hình 2.18 Trường phân bố động năng rối k/k
0
khi S = 0 50
Hình 2.19 Phân bố động năng rối k/k
0
trong mặt cắt chứa đường tâm đối xứng
khi S = 0 50
Hình 2.20 Trường phân bố tiêu tán động năng rối /
0
khi S = 0 50
Hình 2.21 Phân bố tiêu tán động năng rối /
0
trong mặt cắt chứa đường tâm
đối xứng khi S = 0 50
Hình 2.22 Trường phân bố nồng độ C/C
0
khi S = 0 51

x
Hình 2.23 Phân bố nồng độ C/C
0

trong mặt cắt chứa đường tâm đối xứng khi S = 0 51
Hình 2.24 So sánh phân bố vận tốc u
m
giữa mô phỏng số và thực nghiệm khi S = 0 52
Hình 2.25 So sánh phân bố vận tốc u
m
giữa mô phỏng số và thực nghiệm (S = 0,7) 52
Hình 2.26 So sánh phân bố vận tốc w
m
theo phương dọc trục giữa mô phỏng số
và thực nghiệm khi S = 0,7 53
Hình 2.27 Phân bố áp suất trên tiết diện ngang tại x/d = 4 giữa mô phỏng số
và thực nghiệm khi S = 0 54
Hình 2.28 So sánh phân bố áp suất p
m
trên trục dòng phun giữa mô phỏng số
và thực nghiệm khi S = 0,7 54
Hình 2.29 So sánh phân bố động năng rối k/k
0
theo phương dọc trục giữa
mô phỏng số và thực nghiệm khi S = 0 55
Hình 2.30 So sánh phân bố nồng độ trên tiết diện ngang tại x/d = 4 giữa
mô phỏng số và thực nghiệm khi S = 0 55
Hình 3.1 Mô hình thực nghiệm 57
Hình 3.2 Cấu tạo của đầu phun tạo xoáy 58
Hình 3.3 Bộ phận tạo xoáy với các góc nghiêng  khác nhau 58
Hình 3.4 Mặt bằng sơ đồ bố trí thực nghiệm 59
Hình 3.5 Góc phun ứng v
ới các hệ số xoáy khác nhau 61
Hình 3.6 Đồ thị so sánh góc phun  giữa lý thuyết và thực nghiệm 61

Hình 3.7 Đồ thị so sánh bán kính dòng phun R giữa lý thuyết và thực nghiệm 62
Hình 3.8 Đồ thị so sánh lưu lượng dòng phun Q giữa lý thuyết và thực nghiệm 63
Hình 3.9 Đồ thị quan hệ giữa hệ số xoáy và chiều rộng dòng phun 64
Hình 3.10 Đồ thị quan hệ giữa hệ số xoáy và lưu lượng dòng phun 65
Hình 3.11 Đồ thị quan hệ giữa hệ số
xoáy và độ thô hạt mưa 67
Hình 3.12 Đồ thị phân bố cường độ mưa (d = 3,5mm và p = 1,2bar) 67
Hình 3.13 Đồ thị phân bố cường độ mưa (d = 3,5mm và p = 2,0bar) 68
Hình 3.14 Đồ thị phân bố cường độ mưa (d = 3,5mm và p = 2,2bar) 68
Hình 3.15 Đồ thị phân bố cường độ mưa (d = 4mm và p = 1,2bar) 68
Hình 3.16 Đồ thị phân bố cường độ mưa (d = 4mm và p = 2,0bar) 69
Hình 3.17 Đồ thị phân bố cường độ mưa (d = 4mm và p = 2,2bar) 69
Hình 3.18 Đồ thị quan hệ
giữa hệ số xoáy và độ đồng đều tưới phun 70
Hình 3.19 Hộp đen mô tả quá trình nghiên cứu 72
Hình 3.20 Quan hệ giữa mặt đáp hàm Y
1
và cặp thông số ảnh hưởng X
1
-X
2
73

xi
Hình 3.21 Quan hệ giữa mặt đáp hàm Y
1
và cặp thông số ảnh hưởng X
1
-X
3

73
Hình 3.22 Quan hệ giữa mặt đáp hàm Y
1
và cặp thông số ảnh hưởng X
2
-X
3
73
Hình 3.23 Quan hệ giữa mặt đáp hàm Y
2
và cặp thông số ảnh hưởng X
1
-X
2
75
Hình 3.24 Quan hệ giữa mặt đáp hàm Y
2
và cặp thông số ảnh hưởng X
1
-X
3
75
Hình 3.25 Quan hệ giữa mặt đáp hàm Y
2
và cặp thông số ảnh hưởng X
2
-X
3
75
Hình 3.26 Quan hệ giữa mặt đáp hàm Y

3
và cặp thông số ảnh hưởng X
1
-X
2
77
Hình 3.27 Quan hệ giữa mặt đáp hàm Y
3
và cặp thông số ảnh hưởng X
1
-X
3
77
Hình 3.28 Quan hệ giữa mặt đáp hàm Y
3
và cặp thông số ảnh hưởng X
2
-X
3
77
Hình 4.1 Mô hình ứng dụng thiết kế hệ thống tưới phun mưa 81
Hình 4.2 Sơ đồ bố trí đầu phun và đường ống 85
Hình 4.3 Sơ đồ xác định chiều cao đặt bơm 88
Hình 4.4 Hình dạng đầu phun mưa 098 91
Hình 4.5 Đồ thị so sánh phân bố cường độ mưa của đầu phun tạo xoáy
và đầu phun 098 91
Hình 4.6 Hình dạng đầu phun mưa T92 93
Hình 4.7 Sơ đồ
bố trí đầu phun và đường ống 93
Hình 4.8 Đồ thị so sánh phân bố cường độ mưa của đầu phun tạo xoáy

và đầu phun T92 94
Hình 4.9 Hình dạng đầu phun mưa 096 96
Hình 4.10 Sơ đồ bố trí đầu phun và đường ống 96
Hình 4.11 Đồ thị so sánh phân bố cường độ mưa của đầu phun tạo xoáy và đầu phun
096 97
Hình PL2.1 Hình dạng chung của đầu phun xoáy 37
Hình PL2.2 Đầu phun có các rãnh nghiêng và đường kính lỗ vòi phun khác nhau 38
Hình PL2.3 Sơ đồ bố trí đầu phun trong hệ thống 38
Hình PL2.4 Đo cường độ mưa 38
Hình PL4.1 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Tp. Hồ Chí Minh 45
Hình PL4.2 Mô hình ứng dụng thiết kế hệ thống tưới phun mưa 46
Hình PL4.3 Sơ đồ bố trí đầu phun và đường ống 47
Hình PL4.4 Toàn cảnh mô hình ứng dụng 1 49
Hình PL4.5 Các đầu phun
ở lô 1 đang làm việc 50
Hình PL4.6 Hình cận cảnh một đầu phun đang làm việc 50
Hình PL4.7 Công ty Cổ phần Mía Đường La Ngà 53

xii
Hình PL4.8 Sơ đồ bố trí đầu phun và đường ống 56
Hình PL4.9 Toàn cảnh mô hình thực nghiệm ứng dụng 2 58
Hình PL4.10 Các đầu phun ở khu nhân giống đang làm việc 59
Hình PL4.11 Hình chụp cận cảnh một đầu phun xoay ngẫu lực 59
Hình PL4.12 Trường Cao đẳng nghề Công nghệ và Nông Lâm Nam bộ 63
Hình PL4.13 Sơ đồ bố trí đầu phun và đường ống 65
Hình PL4.14 Toàn cảnh mô hình thực nghiệm ứng dụng 3 67
Hình PL4.15 Bồn chứa nước 5000 lít 68
Hình PL4.16 Các đầu phun xoáy của một lô đang làm việc 68

xiii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Biến đặc tính  và các hệ số a

, b

, c

, d

của các phương trình toán 32
Bảng 3.1 Giá trị của góc phun từ kết quả thực nghiệm và tính toán mô phỏng số 61
Bảng 3.2 Bán kính dòng phun từ kết quả thực nghiệm và tính toán mô phỏng số 62
Bảng 3.3 Lưu lượng dòng phun từ kết quả thực nghiệm và tính toán mô phỏng số 63
Bảng 3.4 Quan hệ giữa hệ số xoáy và độ thô của hạt mưa 66
Bảng 3.5 Độ đồng đều tưới phun đối với vòi phun có d = 3,5mm và d = 4mm 70
Bả
ng 4.1 Nhu cầu nước tối đa đối với từng loại cây trồng 82
Bảng 4.2 Cường độ phun mưa đối với từng loại đất 82
Bảng 4.3 Tốc độ thấm trung bình của từng loại đất 82
Bảng 4.4 Bán kính dòng phun khi hệ số xoáy S = 0,7; S = 0,8 và S = 1,2
ứng với các đường kính lỗ vòi khác nhau 84
Bảng 4.5 Tổng tổn thất cột áp trên đường ống cơ bản 87
Bảng 4.6 Th
ống kê số lượng các loại đường ống và thiết bị đi kèm 90
Bảng 4.7 Các thông số kỹ thuật của đầu phun tạo xoáy và đầu phun 098 92
Bảng 4.8 Các thông số kỹ thuật của đầu phun tạo xoáy và đầu phun T92 95
Bảng 4.9 Các thông số kỹ thuật của đầu phun tạo xoáy và đầu phun 096 98
Bảng PL2.1 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 3mm (S = 0) 25
Bảng PL2.2 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 3,5mm (S = 0) 25
Bảng PL2.3 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 4mm (S = 0) 25

Bảng PL2.4 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 4,5mm (S = 0) 26
Bảng PL2.5 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 3mm (S = 0,2) 26
Bảng PL2.6 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 3,5mm (S = 0,2) 26
Bảng PL2.7 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 4mm (S = 0,2) 27
Bảng PL2.8 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 4,5mm (S = 0,2) 27
Bảng PL2.9 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 3mm (S = 0,4) 27
Bảng PL2.10 Các thông số kỹ thuật củ
a dòng phun khi d = 3,5mm (S = 0,4) 28
Bảng PL2.11 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 4mm (S = 0,4) 28
Bảng PL2.12 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 4,5mm (S = 0,4) 28
Bảng PL2.13 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 3mm (S = 0,7) 29
Bảng PL2.14 Thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 3,5mm (S = 0,7) 29

xiv
Bảng PL2.15 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 4mm (S = 0,7) 29
Bảng PL2.16 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 4,5mm (S = 0,7) 30
Bảng PL2.17 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 3mm (S = 1,2) 30
Bảng PL2.18 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 3,5mm (S = 1,2) 30
Bảng PL2.19 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 4mm (S = 1,2) 31
Bảng PL2.20 Các thông số kỹ thuật của dòng phun khi d = 4,5mm (S = 1,2) 31
Bảng PL2.21 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 1,2bar; S = 0,4) 31
Bảng PL2.22 Phân bố cường độ
mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 1,2bar; S = 0,7) 32
Bảng PL2.23 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 1,2bar; S = 1,2) 32
Bảng PL2.24 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 2,0bar; S = 0,4) 32
Bảng PL2.25 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 2,0bar; S = 0,7) 33
Bảng PL2.26 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 2,0bar; S = 1,2) 33
Bảng PL2.27 Phân bố cường độ
mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 2,2bar; S = 0,4) 33
Bảng PL2.28 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 2,2bar; S = 0,7) 34

Bảng PL2.29 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 2,2bar; S = 1,2) 34
Bảng PL2.30 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 1,2bar; S = 0,4) 34
Bảng PL2.31 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 1,2bar; S = 0,7) 35
Bảng PL2.32 Phân bố cường độ
mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 1,2bar; S = 1,2) 35
Bảng PL2.33 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 2,0bar; S = 0,4) 35
Bảng PL2.34 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 2,0bar; S = 0,7) 36
Bảng PL2.35 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 2,0bar; S = 1,2) 36
Bảng PL2.36 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 2,2bar; S = 0,4) 36
Bảng PL2.37 Phân bố cường độ m
ưa và độ đồng đều khi tưới (p = 2,2bar; S = 0,7) 37
Bảng PL2.38 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới (p = 2,2bar; S = 1,2) 37
Bảng PL3.1 Ma trận thí nghiệm và kết quả thí nghiệm bậc nhất 39
Bảng PL3.2 Kết quả phân tích phương sai hàm Y
1
39
Bảng PL3.3 Kết quả phân tích phương sai hàm Y
2
39
Bảng PL3.4 Kết quả phân tích phương sai hàm Y
3
40
Bảng PL3.5 Ma trận thực nghiệm và kết quả thực nghiệm bậc hai 40
Bảng PL3.6 Kết quả phân tích phương sai hàm Y
1
41
Bảng PL3.7 Kết quả phân tích phương sai hàm Y
1
sau khi loại bỏ hệ số hồi quy
không phù hợp 41

Bảng PL3.8 Ước lượng tương tác của các hệ số hồi quy hàm mục tiêu Y
1
41

xv
Bảng PL3.9 Hệ số hồi quy hàm Y
1
42


Bảng PL3.10 Kết quả phân tích phương sai hàm Y
2
42
Bảng PL3.11 Kết quả phân tích phương sai hàm Y
2
sau khi loại bỏ hệ số hồi quy
không phù hợp 42
Bảng PL3.12 Ước lượng tương tác của các hệ số hồi quy hàm mục tiêu Y
2
43
Bảng PL3.13 Hệ số hồi quy hàm Y
2
43
Bảng PL3.14 Kết quả phân tích phương sai hàm Y
3
43
Bảng PL3.15 Ước lượng tương tác của các hệ số hồi quy hàm mục tiêu Y
3
44
Bảng PL3.16 Hệ số hồi quy hàm Y

3
44
Bảng PL4.1 Các thông số kỹ thuật của đầu phun xoáy (d = 3mm; S = 1,2) 47
Bảng PL4.2 Các thông số kỹ thuật của đầu phun xoáy (d = 4mm; S = 1,2) 47
Bảng PL4.3 Các thông số kỹ thuật của đầu phun 098 48
Bảng PL4.4 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới của đầu phun xoáy
(d = 3mm; p = 2,0bar; S = 1,2) 48
Bảng PL4.5 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới của đầ
u phun xoáy
(d = 4mm; p = 2,0bar; S = 1,2) 48
Bảng PL4.6 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới của đầu phun 098
(d = 4mm; p = 2,0bar) 49
Bảng PL4.7 Các thông số kỹ thuật của đầu phun xoáy (d = 4mm; S = 1,2) 57
Bảng PL4.8 Các thông số kỹ thuật của đầu phun T92 (d = 4mm) 57
Bảng PL4.9 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới của đầu phun xoáy
(d = 4mm; p = 2,0bar; S = 1,2) 57
Bảng PL4.10 Phân bố cường
độ mưa và độ đồng đều khi tưới của đầu phun T92
(d = 4mm; p = 2,0bar) 58
Bảng PL4.11 Các thông số kỹ thuật của đầu phun xoáy (d = 2mm; S = 1,2) 66
Bảng PL4.12 Các thông số kỹ thuật của đầu phun 096 (d = 2mm) 66
Bảng PL4.13 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới của đầu phun xoáy
(d = 2mm; p = 2,0bar; S = 1,2) 67
Bảng PL4.14 Phân bố cường độ mưa và độ đồng đều khi tưới của
đầu phun 096
(d = 2mm; p = 2,0bar) 67
 Ghi chú: Trong phần “Danh mục các hình ảnh” và “Danh mục các bảng biểu” có số thứ tự
trang được in nghiêng nằm ở cuốn “Phụ lục”

xvi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
a

hệ số tính toán bằng phương pháp khối hữu hạn
A hệ số, A = 10
b

hệ số tính toán bằng phương pháp khối hữu hạn
c

hệ số tính toán bằng phương pháp khối hữu hạn
C nồng độ theo khối lượng của pha nước, %
C
m
nồng độ lớn nhất tại điểm đang xét, %
C
0
nồng độ tại tiết diện ban đầu, %
C
U
độ đồng đều khi tưới, %
C
1
, C
2
, C

hệ số mô hình k, C

1
= 1,44; C
2
= 1,92; C

= 0,09
Chỉ số  biến đặc tính
d đường kính vòi phun, m
đường kính dòng phun tại vị trí tức thời, m
d
h
đường kính moayơ rãnh tạo xoáy, m
d

hệ số tính toán bằng phương pháp khối hữu hạn
D đường kính ống dẫn, m
D
k
tốc độ tiêu tán rối của k, D
k
= 
D
j
hệ số tính toán bằng phương pháp khối hữu hạn
D

tốc độ tiêu tán rối của ,
k
CD
2

2




E năng lượng, kJ/mol
hệ số, E = 0,22
f đại lượng bất kỳ
tần số, Hz
F diện tích, m
2

F
i
lực tương tác, N
g đại lượng bất kỳ
gia tốc trọng trường, m/s
2

G

động lượng xoáy
G
x
động lượng dòng dọc trục

xvii
h lớp nước phun trong một đơn vị thời gian, mm/h
h
wd

tổn thất cột áp trên đường ống cơ bản, mH
2
O
H chiều cao dòng phun, m
H
b
chiều cao làm việc của bơm, mH
2
O
H
đ
cột áp đẩy của bơm, mH
2
O
H
h
cột áp hút của bơm, mH
2
O
i cường độ phun mưa, mm/h
chỉ số, i = 1, 2, 3  tương ứng phương các trục x, y, z trong hệ tọa độ
Descartes
k động năng rối, m
2
/s
2

động năng rối tức thời tại điểm đang xét, m
2
/s

2

k
m
động năng rối lớn nhất tại điểm đang xét, m
2
/s
2

k
0
động năng rối tại tiết diện ban đầu, m
2
/s
2

k
3
hệ số, k
3
= 1,42
k
4
hệ số, k
4
= 1,2
k
5
hệ số, k
5

= 1
K độ thô hạt mưa
hệ số đặc trưng lưu lượng, m
3
/s
l chiều dài xáo trộn đơn vị, m
l
m
chiều dài đường xáo trộn, m
L chiều dài đặc trưng của dòng chảy, m
chiều dài ống dẫn, m
m khối lượng, kg
giá trị trung bình của lớp nước tưới phun, mm
M nhu cầu tưới nước, m
3

M
t
lượng nước tưới trong một tuần, m
3

M
ng
lượng nước tưới mỗi ngày, m
3

n tần số vòng quay, vg/ph
N công suất, kW
Q lưu lượng, l/ph
Q

b
lưu lượng của bơm, l/ph
p áp suất, bar

xviii
P
k
thành phần nguồn tạo rối,


























































2222
tk
x
v
r
u
r
v
r
v
x
u
2P

Pr số Prandtl, đối với dòng phun rối xoáy được phun ra từ miệng phun
tròn thì Pr = 0,5
P

thành phần nguồn tiêu tán rối,
kt1
P
k
CP 




r bán kính dòng phun tại vị trí tức thời, m
phương hướng kính trong hệ tọa độ trụ (x, r, )
r
0
bán kính vòi phun, m
bán kính tại tiết diện ban đầu của dòng phun, m
R bán kính dòng phun, m
Re số Reynolds,



lv
Re
s tỷ trọng
S hệ số cường độ xoáy,
 tg
3
2
S hay
u
w
3
2
S 

Sc số Smidth, đối với dòng phun rối xoáy được phun ra từ miệng phun
tròn thì Sc = 0,5
t thời gian, s
u vận tốc dọc trục, m/s

vận tốc dọc trục tức thời tại điểm đang xét, m/s
u
m
vận tốc dọc trục lớn nhất tại điểm đang xét, m/s
u
s
vận tốc rơi tự do của hạt nước,





18
gd1s
u
2
s
, m/s
u
0
vận tốc dọc trục tại tiết diện ban đầu, m/s
u
x
, u
y
, u
z
vận tốc theo các trục trong hệ tọa độ Descartes (x, y, z), m/s
U điện áp, V
v vận tốc hướng kính, m/s

vận tốc hướng kính tức thời tại điểm đang xét, m/s
v
KT
vận tốc kinh tế, m/s
v
m
vận tốc hướng kính lớn nhất tại điểm đang xét, m/s
v
0
vận tốc hướng kính tại tiết diện ban đầu, m/s
V thể tích, m
3


xix
w vận tốc tiếp tuyến, m/s
vận tốc tiếp tuyến tức thời tại điểm đang xét, m/s
w
m
vận tốc tiếp tuyến lớn nhất tại điểm đang xét, m/s
w
0
vận tốc tiếp tuyến tại tiết diện ban đầu, m/s
x phương trong hệ tọa độ Descartes (x, y, z)
phương dọc trục trong hệ tọa độ trụ (x, r, )
x
H
chiều dài đoạn đầu của dòng phun, m
x
B

chiều dài đoạn cơ bản của dòng phun, m
y phương trong hệ tọa độ Descartes (x, y, z)
z phương trong hệ tọa độ Descartes (x, y, z)
phương hướng kính trong hệ tọa độ trụ (x, r, )
chiều cao đầu phun so với mặt đất, m
 góc phun, độ (
0
)
 sai số
tiêu tán động năng rối, m
2
/s
2

tiêu tán động năng rối tức thời tại điểm đang xét, m
2
/s
2


m
tiêu tán động năng rối lớn nhất tại điểm đang xét, m
2
/s
2


0
tiêu tán động năng rối tại tiết diện ban đầu, m
2

/s
2

 biến phụ thuộc
góc nghiêng của rãnh tạo xoáy, độ (
0
)
 hiệu suất toàn phần của bơm,  = 0,85
 đại lượng bất kỳ
biến đặc tính
 trọng lượng riêng, kg/m
3


tC
hệ số khuếch tán rối của nồng độ,
Sc
t
tC


 khoảng biến thiên vận tốc, m
 độ nhớt động lực, kg/m.s

t
độ nhớt rối động lực, kg/m.s
 độ nhớt động học, m
2
/s


t
độ nhớt rối động học, m
2
/s
 góc xoay quanh trục x trong hệ tọa độ trụ (x, r, )

xx
 khối lượng riêng lưu chất, kg/m
3


g
khối lượng riêng không khí, 
g
= 1,290kg/m
3


w
khối lượng riêng nước, 
w
= 1000kg/m
3


k
, 

hệ số mô hình k, 
k

= 1,00; 

= 1,30
 ứng suất Reynolds
 hàm xoáy
 hàm dòng
(‘) chỉ thành phần mạch động (rối)
() chỉ thành phần trung bình thời gian

1
MỞ ĐẦU
Kỹ thuật tưới phun là một trong những phương pháp tưới sử dụng nước hợp lý,
tiết kiệm nước và năng lượng, giúp nâng cao hiệu quả kinh tế, tăng năng suất lao động
và cây trồng. Nghiên cứu ứng dụng dòng phun rối xoáy trong kỹ thuật tưới phun là vấn
đề mang tính thời sự và có ý nghĩa thực tiễn. Tuy nhiên, dòng phun rối xoáy, ngoài các
hiện tượng phức tạp xuất hiện trong chuyển động rối, còn thêm vào các quá trình xoáy
làm phân tán, l
ắng đọng và cuốn theo của các giọt lỏng, bọt khí Vì vậy, nó không
những phức tạp về bản chất vật lý mà còn rất khó định lượng khi mô tả bằng các
phương trình toán học.
Thực tế cho thấy, nhiều dòng chảy trong kỹ thuật là dòng rối xoáy, do đó dòng
rối xoáy không chỉ có vai trò trong lý thuyết mà trong thực tế kỹ thuật rất cần các công
cụ có khả năng diễn tả tác động của quá trình rối xoáy lên các
đặc tính trung bình thời
gian của dòng chảy như vận tốc, áp suất, nồng độ Dòng rối xoáy có những tác động
lớn đến trường dòng chảy như gia tăng kích thước tia phun, sự phân hủy, kích thước,
hình dạng, tính ổn định của giọt nước; giúp tăng hiệu quả sử dụng nước trong quá trình
tưới, tiết kiệm nước và năng lượng… Việc nghiên cứu một cách có hệ thống dòng
phun rối xoáy trong kỹ thu
ật tưới phun là một vấn đề còn đang bỏ ngỏ. Do đó, mô hình

hóa dòng phun rối xoáy trong kỹ thuật tưới phun và đánh giá ảnh hưởng của các dao
động rối xoáy tới các đặc trưng chính của dòng chảy là một nhu cầu thực tế và cần
thiết, đặc biệt trong điều kiện hiện nay khi mà vấn đề tiết kiệm nước và năng lượng
đang là vấn đề thời sự.
Luận án h
ướng tới việc hoàn chỉnh mô hình toán cho dòng phun rối xoáy trong
kỹ thuật tưới phun cho phép xác định các thông số vật lý của dòng phun, đánh giá tác
động của hiệu ứng xoáy đến trường dòng. Đối với hệ thống thiết bị tưới phun thì pha
lỏng là chủ yếu. Ở giai đoạn đầu, dòng phun sẽ lôi cuốn không khí vào trong tia phun,
sự hòa trộn giữa nước và không khí tạo nên dòng hai pha. Thực tế cho thấy, bọt khí
hòa trộn tốt với chất l
ỏng nên không có sự khác biệt lớn về vận tốc giữa các pha. Vì
vậy, đối với dòng phun rối xoáy trong hệ thống thiết bị tưới phun có thể coi là dòng
hai pha đồng nhất, ảnh hưởng qua lại giữa các pha được xét tới thông qua thông số
nồng độ. Trong luận án, tác giả lựa chọn việc giải hệ phương trình của mô hình toán

2
bằng phương pháp khối hữu hạn. Đồng thời, tiến hành thực nghiệm một số thông số
vật lý, thông số kỹ thuật của dòng phun để đánh giá các kết quả mô phỏng lý thuyết
của dòng phun. Từ đó, ứng dụng các kết quả số và thực nghiệm vào tính toán, thiết kế
hệ thống tưới phun mưa cho một mô hình cụ thể nhằm kiểm chứng tính đúng đắn và
ph
ạm vi ứng dụng của đề tài.
Đó chính là nội dung của đề tài luận án “Nghiên cứu, ứng dụng dòng phun rối
xoáy trong hệ thống thiết bị tưới phun” do Bộ môn Chế tạo máy, Khoa Cơ khí Trường
Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh phân công, được PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam
và PGS. TS. Trần Thị Hồng trực tiếp hướng dẫn. Luận án được hoàn thành trên cơ sở
phát triển kết quả của ba chuyên đề nghiên cứu:
 Chuyên đề 1: Nghiên cứu lý thuyết dòng rối xoáy hai pha và kỹ thuật tưới phun.
 Chuyên đề 2: Nghiên cứu mô phỏng số dòng rối xoáy trong kỹ thuật tưới phun

và ứng dụng.
 Chuyên đề 3: Nghiên cứu thực nghiệm dòng rối xoáy trong kỹ thuật tưới phun.
Bản thuyết minh luận án được cấu trúc thành các phần cơ bản sau:
 Mở đầu.
 1. Tổng quan, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứ
u.
 2. Nghiên cứu mô phỏng số dòng phun rối xoáy.
 3. Nghiên cứu thực nghiệm dòng phun rối xoáy trong kỹ thuật tưới phun.
 4. Ứng dụng thiết kế hệ thống tưới phun.
 5. Kết luận chung và hướng phát triển của đề tài trình bày việc đánh giá kết
quả nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu thực nghiệm và ứng dụng dòng phun rối xoáy
trong kỹ thuật tưới phun, đồng thời
đề xuất hướng phát triển của đề tài trong thời
gian tới.
Bản phụ lục gồm các nội dung cơ bản sau:
 Phụ lục 1: Chương trình tính toán và số liệu mô phỏng dòng phun rối xoáy trong
kỹ thuật tưới phun.
 Phụ lục 2: Số liệu đo đạc thực nghiệm mô hình dòng phun rối xoáy trong hệ
thống tưới phun.
 Phụ lục 3: Kết quả quy hoạch thự
c nghiệm.
 Phụ lục 4: Kết quả ứng dụng thiết kế hệ thống tưới phun.

3
 Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu, ứng dụng dòng phun rối xoáy trong hệ thống thiết bị tưới phun.
 Đối tượng nghiên cứu
 Dòng phun rối xoáy trong hệ thống thiết bị tưới phun.
 Tác động của hiệu ứng xoáy tới dòng phun.
 Phạm vi nghiên cứu

 Dòng phun rối xoáy chuyển động dừng, được phun ra từ đầu phun tạo xoáy
vào môi trường không khí.
 Nghiên cứu xây dựng mô hình lý thuyế
t, mô hình thực nghiệm và ứng dụng.
 So sánh, đánh giá kết quả nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu thực nghiệm
của các tác giả khác và các kết quả nghiên cứu thực nghiệm của bản thân.
 Ứng dụng các kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm vào tính toán,
thiết kế hệ thống tưới phun cho một mô hình cụ thể và đánh giá hiệu quả của mô hình.
 Ý nghĩa khoa học và thực tiễ
n của đề tài
 Dòng phun rối xoáy là bài toán đặc biệt của dòng chảy rối, dòng phun có các
đặc trưng thủy lực khá đặc biệt và có ý nghĩa khoa học. Về mặt lý thuyết, nghiên cứu
giúp phát triển mô hình dòng phun rối xoáy trong hệ thống thiết bị tưới phun về
phương diện trao đổi chất thông qua phương trình nồng độ, qua đó khép kín mô hình
toán của dòng phun.
 Việc xác định hiệu ứng xoáy phù hợp trong hệ thống tưới phun sẽ
giúp làm tăng
bán kính phun và độ đồng đều khi tưới phun, đồng thời đảm bảo tối ưu về chi phí năng
lượng; tạo điều kiện thuận lợi cho việc chế tạo các đầu phun ứng dụng trong các hệ
thống tưới phun. Qua đó cho thấy, dòng phun rối xoáy có khả năng ứng dụng thực tiễn
để nâng cao hiệu quả của các hệ thống tưới phun.
 Việc ứng d
ụng dòng phun rối xoáy trong hệ thống tưới phun sẽ giúp nâng cao
hiệu quả tiết kiệm nước và năng lượng, duy trì độ ẩm cho cây trồng…
1 TỔNG QUAN, MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CÚU
1.1 Kỹ thuật tưới phun và dòng phun rối xoáy
1.1.1 Kỹ thuật tưới phun
Tưới phun là phương pháp tưới cung cấp nước cho cây trồng dưới dạng các hạt