论文赏析-Positioning and Moving Sprinkler Systems for Irrigation.ppt

Catch-can模拟结果： 显示：水平距离=20,DU=0.9; 因此选择20m。 比较模拟出来的长方形和三角形在间距10米和水平距离20m的情况如下： DU（长方形）=98.1% DU（三角形）=98.7% 考虑到管子长20米，要放在30x80的田地里，而且正方形只是比三角形的DU少了0.7%，可以忽略. 在长方形田地里管道放置距离边界的距离如图： 用catch-can test来模拟计算DU，如下图： 从图可以看出最大距离为5m，DU=82.7% （2）管道的摆放 考虑到喷洒范围19m，如果选择4个的话，有些浪费，故选择3个喷洒器。 随后论文得到2种放置（如图）： 随后进行整体DU模拟（如图）： 随后根据第二种摆放进行优化：得到最大的整体DU=92.13%（如图） （3）降水量的计算 题目中的约束条件： a、降水率=2cm/4days b、降水率=0.75cm/hour 接着对进行降水率的计算： ①降水率根据前面的假设公式和r有关 ②一个喷水器的喷洒区域为半径为R的圆。（如图） =1 所以 用matlab，再次模拟得到整体的降水率分布： （4）灌溉的时间 有上面的图看出：①一个管道组的最大降水率：0.02561cm/min 为了满足A条件：灌溉时间为要少于 于是取值25min per hour(灌溉时间越短，移动越频繁) ②整体田地的降水率的最小值为： 0.01728cm/min 为了满足B，灌溉的周期不应大于： 此时取125min 因此结合①、②才得出：每4天，灌溉相同的地方5次，每次持续25分。 同理计算lab3 将3和4进行比较得到： 因此选择4 3、时间表的设置 两种安排： ①虽然节省移动时间，但是有点极端与实际有差距 ②相对移动用时较多，但是比较合理。 优点 （1）运用真实数据 （2）以喷水器的工程知识为基础建立模型，以真实计算为主要依据，较客观地计算降水的分布和均匀分布 （3）喷水器的安置和时间表明确 （4）假设的恰到好处 （5）均匀分布的运用 缺点 水管中的水压理想化 喷水器的流量理想化 公式的理想化 论文名称 A Schedule for Lazy but Smart Ranchers （一个为了懒但是聪明的农场主而设计的时间安排表） 2006年MCM的outstanding特等奖论文 2006年国际赛赛题回顾 Positioning and Moving Sprinkler Systems for Irrigation 论文欣赏 一、论文的整体构思 二、论文的假设 三、模型发展 4、优缺点 一、论文构思 1、论文目的 2、论文方法 1、论文目标 ①、确定喷水管的数量 ②、确定喷水管之间的距离 ③、确定喷水管组的位置 ④、确定时间表如何移动喷水管组 2、论文方法 ①、计算来自每个管子的水压和运动。 ②、根据管子的工程数据来确定可能的管子数 ①灌溉的均匀分布（DU）。（最重要的因素） ②喷洒的时间。 ③移动的时间。 管子的位置取决于： ①喷水器的数量 ②降水的轮廓线 （2）确定管子和管道的位置 （1）确定喷水管的数量。 （3）决定时间表 ①省时 ②省力 ③实际 论文的假设 1、天气是好的（晴天），风的影响被忽略。 2、对于蒸发、泄露和其他的水可能失去的事情给予忽略。 3、水源可以被放置到任何位置，也就是，一个水管是可以把水从泵运输到管道的设置。 4、没有主管道的存在，因此所有管道可以一起被放置在任何地方。 5、对于农场主来说分开、移动、重装管道的时间设置为半小时。 6、喷水器的水流量是相同的。 7、所有的喷水器的设置压强为400kpa左右，并且喷水器为一个受水压驱使而旋转的喷水器。 8、riser和管道的管直径相同。 9、在管内的水压强相同的。 三、模型发展 1、确定喷水管的数量 2、安排灌溉的管道 3、时间表的设置 1、确定喷水管的数量 （1）水的压强和运动的分析 （2）喷水器的数据和信息 （3）喷水器数量的确定 （1）水的压强和运动的分析 为了分析水的压强和运动，我们，从中抽取了几个进行研究，如下图所示： 运用了动能定理来解决这个问题： a、外力做功： b、重力做功： c、动能增量： 综合以上公式，由动能定理得： 由于水是不可压缩的，所以得出：