低能耗多功能轻小型移动式喷灌机组优化设计与试验研究
本书是作者多年从事新型喷灌装备设计理论与技术研究工作的总结。全书共分为8个章节。包括轻小型移动式喷灌机组概述、低能耗多功能轻小型移动式喷灌机组设计、轻小型移动式喷灌机组单目标优化、综合评价指标体系与方法、轻小型移动式喷灌机组多目标优化配置研究、轻小型移动式喷灌机组多目标优化配置实例、轻小型移动式喷灌机组田间试验研究、轻小型移动式喷灌机组发展方向探讨等。
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目录
前言
符号表
第1章 轻小型移动式喷灌机组概述 1
1.1 概述 1
1.2 轻小型移动式喷灌机组现有机组型式 3
1.2.1 现有机组型式 3
1.2.2 机组适应性分析 5
1.3 轻小型喷灌机组评价指标及评价方法现状 5
1.3.1 评价指标 5
1.3.2 灰色关联评价方法 8
1.4 喷灌管道水力计算及优化方法 8
1.4.1 管道水力计算方法 9
1.4.2 优化方法 9
1.4.3 算法特点对比 11
1.4.4 优化质量与收敛速度对比 11
1.5 主要研究内容 12
第2章 低能耗多功能轻小型移动式喷灌机组设计 14
2.1 轻小型喷灌机组系列 14
2.1.1 机组参数 14
2.1.2 基本配置 14
2.1.3 存在的不足 17
2.2 移动固定多目标喷灌系统 18
2.2.1 系统组合模式 18
2.2.2 机组关键部件改进 19
2.3 组合式双支管多喷头喷灌系统 22
2.3.1 系统构成 22
2.3.2 关键部件设计 23
2.4 管道配置方式拓展 24
2.5 本章小结 27
第3章 轻小型移动式喷灌机组单目标优化 28
3.1 机组优化数学模型 28
3.1.1 喷灌机组水力计算方法 29
3.1.2 约束条件 29
3.1.3 遗传算法优化 30
3.2 机组能耗最低为目标 31
3.2.1 单位能耗计算方法 31
3.2.2 能耗影响因素分析 31
3.3 机组成本最低为目标 37
3.3.1 年造价 38
3.3.2 年费用 38
3.3.3 总费用 39
3.3.4 生命周期成本(LCC) 39
3.4 喷灌均匀性最高为目标 40
3.4.1 喷灌均匀性计算公式 40
3.4.2 喷灌均匀性影响因素分析 40
3.5 操作时间最少为目标 42
3.6 本章小结 43
第4章 综合评价指标体系与方法 45
4.1 技术性指标 45
4.1.1 喷灌强度 45
4.1.2 喷灌均匀性 45
4.1.3 雾化指标 46
4.2 经济性指标 46
4.2.1 生命周期成本(LCC) 46
4.2.2 灌水时间 46
4.3 环境指标 47
4.3.1 单位能耗 48
4.3.2 灌水效率 48
4.4 社会指标 48
4.4.1 操作时间 48
4.4.2 可靠性 49
4.4.3 储存方便性 49
4.5 灰色关联度评价方法 50
4.5.1 灰色关联模型 50
4.5.2 权值确定方法 50
4.6 实例分析 53
4.6.1 灌溉面积选择 53
4.6.2 机组选择 53
4.6.3 灌溉制度 54
4.6.4 评价指标与评价方法 54
4.6.5 结果与讨论 54
4.7 本章小结 63
第5章 轻小型移动式喷灌机组多目标优化配置研究 65
5.1 轻小型喷灌机组管道水力设计方法 65
5.1.1 后退法 66
5.1.2 前进法 66
5.1.3 后退法与前进法相结合 69
5.2 优化方法比较 73
5.2.1 遗传算法 73
5.2.2 蚁群算法 73
5.3 多目标优化方法 79
5.3.1 多目标优化问题的数学模型 80
5.3.2 求解方法 80
5.4 本章小结 81
第6章 轻小型移动式喷灌机组多目标优化配置实例 83
6.1 单目标多种喷头配置对比 83
6.1.1 优化指标的选取 83
6.1.2 机组及喷头的选择 83
6.1.3 优化结果及讨论 85
6.2 机组多目标配置优化 88
6.2.1 子目标拟合公式 88
6.2.2 目标归一化及权重设置 89
6.2.3 计算结果与讨论 90
6.3 不同支管布置方式对比 90
6.3.1 支管布置选择依据 90
6.3.2 不同支管布置计算结果对比 91
6.4 机组规模拓展 94
6.4.1 项目区概况 94
6.4.2 机组选择及管道布置 94
6.4.3 性能计算及评价 95
6.5 本章小结 97
第7章 轻小型移动式喷灌机组田间试验研究 99
7.1 试验材料 99
7.1.1 研究对象 99
7.1.2 试验场地 100
7.1.3 试验设备 101
7.2 机组配置优化及能耗试验研究 101
7.2.1 试验目的 101
7.2.2 试验方案 102
7.2.3 测量结果与分析 103
7.3 喷灌均匀性影响因素研究 109
7.3.1 喷头工作压力的影响 109
7.3.2 喷头间距、管道布置、工作压力的综合影响 111
7.4 机组配置方式优选 114
7.5 本章小结 115
第8章 轻小型移动式喷灌机组发展方向探讨 117
参考文献 119
索引 131
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