Experimental and numerical investigation of pressure losses of the barb protrusions in lateral connections of micro irrigation equipments

Amaç: Çalışmada, farklı tiplerdeki üzerine geçik damlatıcıların farklı çaplı lateral borularda oluşturduğu basınç kayıpları deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Materyal ve Yöntem: Çalışmada, üç farklı üzerine geçik damlatıcı, dört tip damlatıcı bağlantısı (D1, D2D, D2A, D3) ve 16 ile 20 mm anma çaplı lateral borular kullanılmıştır. Çalışmada ilk aşamada 25, 50 ve 100 cm damlatıcı aralıklarında basınç kayıpları ölçülmüştür. İkinci aşamada, farklı türbülans modelleri dikkate alınarak Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizleri ile basınç kayıpları incelenmiştir. Araştırma Bulguları: Denemelerde en yüksek basınç kaybının D2D damlatıcısında ve en düşük basınç kaybının D3 damlatıcısında olduğu belirlenmiştir. D1 ve D2A damlatıcılarında birbirine yakın basınç kaybı değerleri saptanmıştır. Basınç kayıplarına ilişkin CFD analiz sonuçları istatistiksel açıdan değerlendirilmiş ve türbülans modelleri arasında en düşük MAE ve NRMSD değerleri Standard k-ω modelinde bulunmuştur. Sonuç: Sonuçlar, lateral boru hattındaki basınç kayıplarının sayısal analiz yöntemiyle Standard k-ω türbülans modeli kullanılarak çok düşük hata ile tahmin edilebileceğini göstermiştir.

Objective: In the study, the pressure losses caused by different types of barb protrusions in online drip emitters within lateral pipes of different diameters were investigated experimentally and numerically. Materials and Methods: Three different online drip emitters, four types barb protrusions (D1, D2D, D2A, D3), and lateral pipes with nominal diameters of 16 mm and 20 mm were used. In the first stage, pressure losses were measured at dripper spacing of 25, 50, and 100 cm. In the second stage, pressure losses were analyzed using Computational Fluid Dynamics (CFD) with different turbulence models. Results: In the experiments, the highest-pressure loss was observed in dripper D2D, while the lowest was in dripper D3. Drip emitters D1 and D2A showed similar pressure loss values. The CFD analysis results for pressure losses were statistically evaluated, and the Standard k-ω model yielded the lowest MAE and NRMSD values among the turbulence models. Conclusion: The results showed that pressure losses in lateral lines can be estimated with minor errors using the Standard k-ω turbulence model in numerical analysis.