Étape 8: Irrigation Design
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Il n’y a vraiment qu’une seule équation, il faut savoir pour concevoir un système d’irrigation par gravité : équation de Bernoulli, comme indiqué ci-dessous.
Cette équation est fondamentalement une réaffirmation du principe de conservation de l’énergie, ne s’appliquée à un continuum incompressible. L’eau peut être supposé comme tel pour la majorité des demandes, y compris celui-ci. L’équation déclare que pour n’importe quel emplacement, ou le nœud, au sein d’un système fermé, la pression dynamique plus l’effet du champ gravitationnel plus la pression statique sera égale à une constante de système immuable. La pression dynamique est égale à la densité de l’eau multipliée par la vitesse au niveau du nœud, divisé par 2. L’effet du champ gravitationnel est la masse volumique de l’eau, multipliée par l’accélération due à la pesanteur (9,8 m/s2), multipliée par la hauteur du nœud, prélevée en un point de référence arbitraire, mais constante. La pression statique est tout simplement la force divisée par la superficie au niveau du nœud. Enfin, la constante de système est un décalage constant potentiel de l’ensemble du système, qui peut être égal à zéro.
Un exemple simple d’utilisation cette équation, soit l’élévation du sol notre référence de hauteur verticale et laisser le système à être construit afin que le fond du réservoir est de niveau avec le sol. Quand le seau il rempli avec 5 pouces d’eau, quelle sera la vitesse instantanée de l’eau dans les émetteurs ? En examinant un nœud au dessus du niveau d’eau dans le seau, la vitesse, que la hauteur se déplace vers le bas est négligeable, il n’y a nulle pression dynamique. Pour la pression statique, nous savons que la terre a un niveau de pression innée d’environ 1 atmosphère et à la surface de l’eau dans le réservoir, c’est la seule qualité de pression sur ce nœud. Cependant, parce que nous savons que l’état final de l’eau sera de retour dans l’atmosphère dans la jardinière, nous pouvons choisir d’ignorer cette valeur, car il sera tout simplement un décalage statique pour l’ensemble du système. Cela laisse l’effet de champ de gravitation égale à la constante du système à ce nœud et définit la constante de système pour l’ensemble du système et est égale à la densité de l’eau, multipliée par l’accélération due à la pesanteur, multiplié par 5 pouces.
Nous pouvons maintenant examiner le nœud d’un des émetteurs à l’emplacement de que l’eau est déversée dans le planteur. Ici, nous sommes intéressés à connaître la vitesse de l’eau, donc on va résoudre pour la pression dynamique. Pour l’effet du champ gravitationnel, nous avons défini cette hauteur comme point de référence, donc la hauteur et effet du champ gravitationnel est égale à zéro. La pression statique est une fois de plus la pression atmosphérique de la terre, dont nous avons déjà annulés de plus tôt ; C’est pourquoi nous devons faire la même chose ici. Et enfin, nous avons déjà calculé la constante du système à partir du premier nœud. Cela laisse la pression dynamique au nœud 2 égal à l’effet du champ gravitationnel à nœud 1. La vitesse au nœud 2 puis peut être résolue, comme indiqué ci-dessous.
Pour découvrir le taux de fuite totale du système, puis suffit de multiplier cette vitesse par la section transversale de l’émetteur et le nombre d’émetteurs dans le système. Mais gardez à l’esprit, ce n'est que le taux de fuite instantanée à la hauteur actuelle de l’eau dans le réservoir ; comme la hauteur d’eau diminue au fil du temps, le taux de fuite diminuera également. Si vous avec de savoir exactement combien de temps votre planteur va être arrosé et à quel taux, vous devrez utiliser un écrire un script simple avec les dimensions réelles de votre système. Cela est possible en discrétisation fois (avec chaque étape étant l’ordre de secondes) et en calculant continuellement la perte de volume et le taux de fuite à chaque étape. Cela a été fait en MATLAB pour le système présenté ici, donc vous pouvez voir un exemple des résultats escomptés.
Un facteur qui a été ignoré ci-dessus est la résistance dans le système. Parce que les lignes d’alimentation sont courtes et assez large, nous pouvons calculer la résistance pour être relativement faible. C’est aussi une équation plus complexe et un peu plus difficile à calculer. En raison de la difficulté et que mes observations expérimentales sont qu’il est négligeable, la résistance n’est pas discutée plus loin.
