【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于节水灌溉，具体涉及一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法。
技术介绍
1、受重力、空气阻力、张力等相互作用，喷头产生水滴的过程具有很大的随机性和复杂性，即使在距离喷头相同的位置处，液滴粒径、速度和角度的变化范围都很大。以2dvd测试的液滴粒径为例，最小值仅为0.1mm，但最大值却接近6.0mm。目前的几种等效方法只涉及液滴的数量或水量(体积)，并没有关注液滴能量。回顾喷洒液滴物理指标测试方法的发展历程，这可能是因为最初的面粉法和色斑法只能测量液滴数目和粒径。随着光学测试仪器在喷灌试验中的普遍应用，液滴速度也能被测量。
2、喷洒液滴对土壤表面和作物叶片的打击强度是用能量来衡量，所以液滴速度、粒径和角度的等效指标值应该从能量的角度来描述测点处液滴的微物理特征。因此，提出一种能合理描述测点处喷洒液滴平均特征的等效计算方法，对于表征喷洒水滴的破碎效果和喷洒水滴沿射程方向的分布规律，进而衡量喷头的喷洒质量具有重要作用。
技术实现思路
1、针对当前的等效指标难以表征测点处液滴能量特征、等效指标之间难以互相匹配的问题，本专利技术提供了一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法。在考虑液滴数量和体积的前提下，通过视频雨滴谱仪(2dvd)测量并引入液滴的速度指标，定义基于能量加权等效液滴的概念，以单个液滴能量占总能量的比例为权重，构建基于能量加权的等效液滴指标计算体系，最终得到基于能量加权的等效液滴速度、等效粒径和等效角度。
2、为实现上述任
3、(a)通过2dvd测试单个液滴落地时的直径和速度，通过公式【1】计算液滴落地时的动能；
4、(b)通过公式【2】计算喷头不同距离测点处所有液滴动能之和与液滴总体积的比值，即单位体积水滴动能；
5、(c)液滴对土壤表面的破坏通常是由液滴打击能量决定的，因此，测点位置处等效液滴指标应能反映出液滴能量的概念，故喷洒等效液滴落地速度应满足公式【3】；
6、(d)联立公式【2】和公式【3】，可得基于能量加权的等效液滴速度为公式【4】；
7、(e)能量加权平均法是以单个液滴能量占总能量的比例为权重计算测点处的能量加权等效指标，计算公式为公式【5】；
8、(f)联立公式【4】和公式【5】可得基于能量加权的等效液滴直径公式如公式【6】；
9、(g)基于公式【4】，可得基于能量加权的等效液滴角度如公式(7)所示。
10、通过2dvd测试单个液滴落地时的直径和速度，通过公式【1】计算液滴落地时的动能，所述的公式【1】：
11、
12、式中ked为液滴动能，j；ρw为水的密度，kg/m3；dfl为测点处序号为l的液滴的落地粒径，mm；vfl为测点处序号为l的液滴的落地速度，m/s。
13、通过公式【2】计算喷头不同距离测点处所有液滴动能之和与液滴总体积的比值，即单位体积水滴动能，所述的公式【2】：
14、
15、式中kev为水滴单位体积动能，j/l；n为测点处的液滴总数；l为测点处液滴的序列数，l＝1,2……n。
16、水流从喷嘴射出后，沿喷洒径向破碎为数量众多，大小不同的液滴，液滴对土壤表面的破坏通常是由雨滴打击能量决定的。因此，测点位置处等效液滴指标应能反映出液滴能量的概念，故喷洒等效液滴落地速度应满公式【3】，所述公式【3】：
17、
18、式中为基于能量加权的喷洒等效液滴速度，m/s；为基于能量加权的喷洒等效液滴粒径，mm。
19、联立公式【2】和公式【3】，可得基于能量加权的等效液滴速度为公式【4】，所述公式【4】：
20、
21、能量加权平均法是以单个液滴能量占总能量的比例为权重计算测点处的能量加权等效指标，计算公式为【5】：
22、
23、联立公式【4】和公式【5】可得基于能量加权的等效液滴直径公式【6】:
24、
25、基于能量加权的等效液滴角度可通过公式【7】表示。
26、
27、
28、
29、式中为基于能量加权的等效液滴角度；为基于能量加权的喷洒水滴等效速度在竖直方向上的分量，m/s；为基于能量加权的喷洒水滴等效速度在水平方向上的分量，m/s；vflh为测点处序号为l的液滴的落地速度在竖直方向上的分量，m/s；vfls为测点处序号为l的液滴的落地速度在水平方向上的分量，m/s。
30、与现有技术相比较，本专利技术具有以下有益效果：
31、1.通过本专利技术提供的一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法，可基于液滴能量表征喷洒液滴的落地速度、粒径及角度指标。解决现有等效指标仅考虑液滴数量或体积，忽略液滴速度，导致等效液滴指标难以衡量液滴能量的问题。
32、2.相比数量加权和体积加权的方法是设定加权对象分别为液滴数量和液滴体积。从物理意义上来看，本专利技术提供的一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法是以单个液滴能量占总能量的比例作为权重，再分别乘以对应的液滴能量，如式(5)和图3-5所示。
33、3.通过本专利技术提供的一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法，定义了基于能量加权等效液滴的概念，等效液滴具有的微物理特征可代表某个测点处所有液滴的微物理特征，包括液滴速度、液滴粒径和液滴角度等。本专利技术公开的等效液滴落地特征参数基于能量加权的角度，可更全面的反映出测点处喷洒液滴能量的等效特征。
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1.一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法，其特征在于：由基于能量加权的等效液滴速度、等效液滴直径和等效液滴角度组成，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法，其特征在于，所述的公式【1】：
3.根据权利要求1所述的一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法，其特征在于，所述的公式【2】：
4.根据权利要求1所述的一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法，其特征在于，所述的公式【3】：
5.根据权利要求1所述的一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法，其特征在于，所述的公式【4】：
6.根据权利要求1所述的一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法，其特征在于，所述的公式【5】：
7.根据权利要求1所述的一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法，其特征在于，所述的公式【6】：
8.根据权利要求1所述的一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法，其特征在于，所述的公式【7】：
【技术特征摘要】
1.一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法，其特征在于：由基于能量加权的等效液滴速度、等效液滴直径和等效液滴角度组成，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法，其特征在于，所述的公式【1】：
3.根据权利要求1所述的一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法，其特征在于，所述的公式【2】：
4.根据权利要求1所述的一种基于能量加权的喷洒等效液滴落地特征参数计算方法，其特征在于，所述的...
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