Other language title :
يك مدل رياضي براي مشخص كردن ويژگي هاي هيدروليكي ريزلوله قطره چكان (ميكرو تيوب) با استفاده از تجزيه تحليل ابعادي
Title of article :
A Mathematical Model for Hydraulic Characterization of Microtube Emitters Using Dimensional Analysis
Author/Authors :
Duarte, S.N Biosystems Engineering Department - College of Agriculture “Luiz de Queiroz” - University of São Paulo - Piracicaba - São Paulo, Brazi , Frizzone, j.a Biosystems Engineering Department - College of Agriculture “Luiz de Queiroz” - University of São Paulo - Piracicaba - São Paulo, Brazi , Botrel, t.a Biosystems Engineering Department - College of Agriculture “Luiz de Queiroz” - University of São Paulo - Piracicaba - São Paulo, Brazi , Sobenko, l.r Biosystems Engineering Department - College of Agriculture “Luiz de Queiroz” - University of São Paulo - Piracicaba - São Paulo, Brazi , Katsurayama, g.t Federal Institute of Education - Science - and Technology of Santa Catarina - Araquari - Santa Catarina, Brazil , de Camargo, a.p University of Campinas - Agricultural Engineering College - Campinas - São Paulo, Brazil
Abstract :
A microtube emitter is a simple, low-cost emitter in which the length can be adjusted
according to the distribution of pressures along an irrigation lateral line to deliver
uniform discharge. To accurately design micro-irrigation systems using microtubes, it is
necessary to use an equation that correlates hydraulic parameters, microtube
characteristics, and fluid properties. Therefore, the objectives of this research were: (a)
To develop an equation for design purposes using dimensional analysis by Buckingham’s
Pi theorem to represent the hydraulic processes in a microtube emitter operating in the
laminar flow regime and (b) To compare the accuracy of the developed model against
models that are currently used for microtube sizing. The data required to develop and
validate the model was obtained experimentally in the laboratory by evaluating three
types of microtubes with nominal diameters of 0.7, 0.8 and 1.0 mm. A model using
pressure head, microtube length, flow rate, internal diameter, gravitational acceleration,
and water properties was proposed and validated. The model for estimating hydraulic
parameters in microtube emitters also presented better performance than other models
available in the literature. Finally, an application example was presented and an
irrigation lateral line using microtubes as emitters was designed using the proposed
model.
Farsi abstract :
ريزلوله قطره چكان (ميكرو تيوب)، قطره چكان ساده و ارزاني است كه در آن طول ريزلوله را مي توان مطابق با توزيع فشار در طول لوله لترال آبياري تنظيم كرد تا دبي يكنواختي داشته باشد. براي طراحي درست سامانه ريز آبياري (micro-irrigation)، لازم است از معادله اي استفاده كرد كه پارامترهاي هيدروليكي ، ويژگي هاي ريزلوله، و خصوصيات ماده سيال (آب) را به هم ارتباط مي دهد. بنا بر اين، اهداف اين پژوهش عبارت بود از (1) بر پا ساختن معادله اي براي منظورهاي طراحي با استفاده از تحليل ابعادي (dimensional analysis) مطابق نظريه Buckingham براي نشان دادن فرايند هاي هيدروليكي در يك ريزلوله قطره چكان در يك رژيم با جريان ورقه اي و (2) مقايسه صحت نتايج اين مدل ساخته شده با مدل هايي كه اكنون براي تعيين اندازه ريزلوله ها به كارميروند. در اين رابطه، با انجام آزمون در يك آزمايشگاه و ارزيابي سه نوع ريزلوله با قطرهاي اسمي برابر 0/7 ، 0/8، و 1/0 ميلي متر، داده هاي مورد نياز براي برپا سازي مدل و صحت سنجي آن به دست آمد. سپس، مدلي با استفاده از بار فشاري، طول ريزلوله، نرخ جريان، قطر داخلي لوله، شتاب ثقلي، و ويژگي هاي آب بر پا شد و صحت سنجي گرديد. مدل برآورد پارامترهاي هيدروليكي در ريزلوله قطره چكان، عملكرد بهتري از ديگر مدل هاي موجود در منابع علمي نشان داد. بالاخره اينكه، يك مثال كاربردي ارايه شد و با كار بست مدل مزبور، يك خط لوله لترال آبياري كه از ريزلوله ها به عنوان قطره چكان استفاده مي كرد طراحي شد.
Keywords :
Micro-irrigation , Laminar flow , Buckingham’s Pi theorem
Journal title :
Journal of Agricultural Science and Technology (JAST)