Een wervelend labirint

Ontwikkeling van een ontwerptool voor druppelirrigatie met metingen en CFD

Druppelirrigatie brengt water rechtstreeks en gedoseerd bij de wortelzone van planten. Het hart van iedere druppelaar is een zeer klein labyrintkanaal met bochten en obstakels. De geometrie van dit kanaal bepaalt in belangrijke mate de relatie tussen de beschikbare voordruk en de volumestroom door de druppelaar.


Omdat de karakteristieke kanaalafmetingen kleiner dan een millimeter kunnen zijn, veroorzaken kleine geometrische wijzigingen al merkbare veranderingen in de lokale snelheidsverdeling en drukval. Voor productontwikkeling is daarom een betrouwbare voorspelling van de druk-volumestroomkarakteristiek gewenst voordat dure spuitgietmatrijzen worden gemaakt.


FlowMotion ontwikkelde hiervoor een methode waarin experimenten en CFD elkaar aanvulden. Eerst werd de stroming in een vergroot schaalmodel van het labyrint zichtbaar gemaakt en gemeten. Daarmee kon worden onderzocht welke stromingsstructuren ontstonden en hoe geometrische wijzigingen de stromingsweerstand beïnvloedden.


Vervolgens werden voor een groot aantal labyrintgeometrieën CFD-berekeningen uitgevoerd. Uit de berekende drukverliezen en volumestromen werd voor iedere variant de hydraulische karakteristiek bepaald. Veelbelovende ontwerpen werden daarna opnieuw experimenteel getest.


Deze combinatie leverde niet alleen een beter fysisch begrip van de stroming in het labyrint op, maar verminderde ook het aantal prototypes dat nodig was om een gewenste waterafgifte te realiseren.

Druppelirrigatie brengt water rechtstreeks en gedoseerd bij de wortelzone van planten. Het hart van iedere druppelaar is een zeer klein labyrintkanaal met bochten en obstakels. De geometrie van dit kanaal bepaalt in belangrijke mate de relatie tussen de beschikbare voordruk en de volumestroom door de druppelaar.


Omdat de karakteristieke kanaalafmetingen kleiner dan een millimeter kunnen zijn, veroorzaken kleine geometrische wijzigingen al merkbare veranderingen in de lokale snelheidsverdeling en drukval. Voor productontwikkeling is daarom een betrouwbare voorspelling van de druk-volumestroomkarakteristiek gewenst voordat dure spuitgietmatrijzen worden gemaakt.


FlowMotion ontwikkelde hiervoor een methode waarin experimenten en CFD elkaar aanvulden. Eerst werd de stroming in een vergroot schaalmodel van het labyrint zichtbaar gemaakt en gemeten. Daarmee kon worden onderzocht welke stromingsstructuren ontstonden en hoe geometrische wijzigingen de stromingsweerstand beïnvloedden.


Vervolgens werden voor een groot aantal labyrintgeometrieën CFD-berekeningen uitgevoerd. Uit de berekende drukverliezen en volumestromen werd voor iedere variant de hydraulische karakteristiek bepaald. Veelbelovende ontwerpen werden daarna opnieuw experimenteel getest.


Deze combinatie leverde niet alleen een beter fysisch begrip van de stroming in het labyrint op, maar verminderde ook het aantal prototypes dat nodig was om een gewenste waterafgifte te realiseren.

Green meteor
Green meteor
Green meteor