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天外天喷泉公司分享层流喷泉在水景中的应用
添加时间:2019-10-21
 

       层流喷泉(光亮泉、跳泉),发明于上世纪八十年代,是现代流体力学中的一项新成果,已成为目前人工喷泉中的一种新、奇、特水型,被广泛应用。其结构、原理和技术问题值得去探讨。

       一、概述:层流喷泉的喷口出流流速低,流体质点作有条不紊的线性运动,彼此互不混杂。该液流流态的雷诺准数Re处于2320~13800范围内。2320为下临界点;保证层流状态,就必须控制上临界值在13800以下,这取决于水流受外界扰动的影响程度。外界扰动愈强,上临界的雷诺准数就愈大。层流喷头具有消除外界对水流干扰的对应措施,使水射流始终保持层流状态,形成玻璃柱状透明出水水柱。其边界层水射流与大气层空气,不发生掺气扩散两相流;水射流的水气界面保持光滑完整,可以像光纤一样对水柱中的光线进行全反射。从而为戏水活动及彩虹隧道等新、奇、特水形提供了可实施的条件。层流喷泉可产生很薄的均匀水膜,形成“水泡泉”、“宝石泉”等水形;配套灯光照明,就形成彩虹隧道。若配备水力、电动或气动切割机构,将连续的玻璃状水柱切割成不同长度的“水弹”,就可形成“玻光跳泉”等各种动感水景。层流喷头区别于普通喷头的特殊结构,是层流喷泉的技术关键所在。

       二、喷头结构:层流喷泉与其它人造水景一样,需要水泵从吸水口吸入流体(水);加压后,通过输水管道、阀门,经喷头(口)射出水射流。由于层流喷头出口流速低,流量小,射程及喷高均受到了很大限制,故此不易形成壮观的水景。国内现有层流喷头,一般射高Hmax<3m,最大射程Lmax<9m,玻璃水柱直径d在20mm左右,抗风能力较差,远不能满足室外大型水景喷泉的要求;效果不很理想,与国外先进产品比较,尚有较大差距。

       三、设计使用要点:为达到层流喷泉最佳的动感和彩虹效果,需要在设计使用时注意以下方面:

       1、尽量减少供水管道内的紊流强度,严格控制供水管道内的压力和流量。最好采用变频控制。

       2、尽量避免弯头、三通等产生涡流的管件。选用水流平稳的水泵,以免破坏层流流态。条件允许时,采用高位水箱代替离心泵供水。

       3、将泵阀等尽量布置在远离层流喷头的位置,减少涡流的影响程度。

       4、为防止固体杂质堵塞层流喷头中的网孔和流道,应采用干净的水源。若无条件使用自来水,就必须设置供水过滤系统。
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