طراحي و ساخت آبپاش دبي متغيير به منظور استفاده در يك سيستم آبياري خودكار

Design and Development of a Variable Rate Sprinkler for an Automatic Irrigation System

بحران كم آبي از چالش هاي جهان امروز است كه براي حل آن كشورهاي مختلف بايد منابع آب خود را به بهترين نحو مديريت كنند. آبياري باراني به دليل توزيع يكنواخت تر آب در سطح مزرعه نسبت به روش هاي آبياري سطحي، بازده و كارايي مصرف آب را افزايش و هزينه كارگري را كاهش مي دهد. 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 نهاده هاست كه استفاده بهينه از آن بر اساس راهبرد آبياري نرخ متغيير در كشاورزي دقيق مورد توجه است. هدف اصلي از انجام اين تحقيق طراحي و ساخت يك آبپاش هوشمند نرخ متغيير 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 شبيه سازي شد. سپس نقشه اصلي آبپاش تهيه و براي ساخت طي سه مرحله ساخت مدل، ريخته گري و تراشكاري فرستاده شد. 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. نرم افزار تغييرات دبي در اثر تغييرات فشار، قطر نازل و موقعيت پلانجر را به خوبي شبيه سازي كرد. نتايج شبيه سازي براي فشار و دبي خروجي در قطر نازل 8 ميليمتر، به نتايج حاصل از ارزيابي آبپاش نزديكتر بود. مطابق نتايج شبيه سازي براي فشار و دبي خروجي، در موقعيت پلانجر D3 نرم افزار كارايي بهتري داشت. با افزايش فشار و بزرگ شدن مقطع عبور آب، دبي خروجي آبپاش يك روند صعودي نشان داد.

Water scarcity is a today world challenge which requires different countries to manage their water sources in the most efficient way. Sprinkler irrigation increases water consumption efficiency along with reduction of labor cost due to more uniform distribution of water across the field. Precision farming is based on the sit-specific use of inputs according to soil and plant needs. One of the main inputs for agricultural production is water. Thus, the efficient use of water sources according to variable rate irrigation is considered to be a basic approach of precision farming. The main purpose of this study was to design and fabricate an intelligent variable flow sprinkler, applicable in solid set sprinkler irrigation system. The preliminary drawing of the proposed sprinkler, which also included a flow and pressure control plunger, was simulated using Fluent software. The actual sprinkler was then fabricated and field evaluated. To measure performance parameters of the sprinkler, it was evaluated at three pressure levels, three plunger positions and three diameters of nozzle opening. The software could properly simulate flow variations resulted from different pressures, plunger positions and nozzle diameters. Simulation results of outlet flow and pressure for the 8 mm nozzle were more compatible with those of sprinkler’s field evaluation. According to the obtained results of outlet flow and pressure, the software showed the best simulation performance in plunger position of D3. The sprinkler outlet flow rate indicated an ascending trend as water pressure increased and the cross section of water extended as a result of plunger displacement