مدل سازي قطر قطره هاي پخش شده از آبپاش هاي ضربه اي آبياري باراني

Modeling of The Droplets Diameter Emitted from Impact Sprinklers

قطر قطره هاي توليد شده از آبپاش ها از عوامل موثر بر شعاع پخش، تلفات تبخير و بادبردگي، كوبش خاك بوده و در كل نشان دهنده كيفيت آبپاش مي باشد. تعيين اندازه مناسب قطره ها به انتخاب صحيح آبپاش براي منظورهاي فني و طراحي كمك مي كند. در اين تحقيق به منظور مدل سازي اندازه متوسط قطره هاي توليد شده توسط آبپاش ضربه اي از روش هوشمند برنامه ريزي بيان ژن بهره برده شد. داده هاي ورودي مدل شامل قطر نازل، فشار كاركرد و فاصله از آبپاش و خروجي مدل اندازه متوسط قطره هاي فرود آمده در فاصله معين نسبت به آبپاش بود. آزمايش هاي اين تحقيق در 22 تركيب اندازه نازل و فشار كاركرد انجام و داده هاي ورودي مدل تهيه گرديد. در هر آزمايش 9 تا 14 گام اندازه گيري نسبت به آبپاش و با فواصل 5/1 متري از هم در نظر گرفته شد. با كاربرد روش عكاسي ديجيتالي و تحليل عكس هاي حاصل به تعيين قطر قطره ها و ساير مشخصات هندسي و حركتي آنها اقدام گرديد. شعاع پخش آبپاش ها نيز در كليه آزمايش ها ثبت شد. سپس با دسته بندي داده هاي قطر نازل، فشار كاركرد آبپاش، فاصله نقاط اندازه گيري نسبت به آبپاش از يك طرف و اندازه متوسط قطره هاي توليد شده از طرف ديگر و كاربرد روش برنامه ريزي بيان ژن مدلي جهت پيش بيني اندازه متوسط قطره هاي پخش شده در فواصل مختلف نسبت به آبپاش استخراج گرديد. مقايسه نتايج حاصل از مدل سازي و داده هاي مشاهداتي نشان داد كه مدل پيشنهادي با مقادير 91/0 R2=و ميلي متر 402/0 RMSE =داراي دقت بالايي در پيش بيني قطر قطره ها مي باشد. علاوه براين تاثيرات توام فشار و قطر نازل بر قطر قطره‌هاي توليد شده مورد بررسي قرار داده شد.

Sprinkler droplet diameter is one of the affecting factors on the application radius, wind drift and evaporation losses, soil compaction and generally it is sprinkler quality indicator. Determination of the proper drop diameter helps the efficient sprinkler selection to meet technical and design goals. In this research, the intelligent Gene Expression Programing (GEP) method was applied for modeling of mean drop diameter emitted from impact sprinklers. Model input data were included nozzle diameter, operation pressure and distance from sprinkler; and model output was mean drop drop diameter landed at the certain distance from sprinkler. For preparing model inputs, experiments were conducted for 22 nozzle size and operation pressure combinations and considering 9 to 14 spatial steps of 1.5 m intervals. Using digital photographic method and analyzing the photos, the drops drop diameter data were obtained under all experimental conditions. In addition, sprinklers application radii were measured in the experiments. Consequently, by classification of nozzle sizes, operation pressures, measuring distances on one hand and mean drop drop diameters on the other hand and application of GEP method, a model was developed to predict mean drop size in the different distances from sprinkler. Comparisons between model results and observation data showed high accuracy of the proposed model with R2=0.91 and RMSE= 0.402. In addition the simultaneous effects of pressure and nozzle diameter on drop drop diameter were investigated in this research.