[0029] 下面结合附图对本发明提供的喷水莲蓬头的具体实施方式做详细说明。
[0030] 本具体实施方式提供了一种喷水莲蓬头。所述喷水莲蓬头，包括球状喷头以及设置于所述喷头表面的圆形喷孔，进入喷头中的水经所述喷孔喷出，所述喷孔的数量以及所述喷孔在所述喷头表面的分布采用如下方法进行设置：
[0031] 第一步：设水的总流量为Q，每一所述喷孔的半径为r，所述喷头距离地面的高度为l，所述喷水莲蓬头能够灌溉的树木的层数为k，并设置k的初始值为1。
[0032] 第二步：根据下式(1)计算所述喷水莲蓬头能够灌溉的树木的数量n：
[0033] n＝(2k+1)2-1 (1)
[0034] 并根据下式(2)计算与所述喷头距离最远的树木的距离rt，
[0035]
[0036] 第三步：根据下式(3)计算所述喷孔的数量与所述喷水莲蓬头能够灌溉的树木的数量均为时所述喷孔的喷水速度v0：
[0037]
[0038] 式(3)中，S0表示每个喷孔的面积且S0＝πr2，之所以采用(3)式计算所述喷孔的喷水速度，是因为水的不可压缩性，流入所述喷头的水量与从所述喷孔喷出的数量相等，即dt时间内Qdt＝nS0v0dt。
[0039] 根据下式(4)计算所述喷孔能够喷射的最远水平距离rhm：
[0040]
[0041] 式(4)中，g表示重力加速度；
[0042] 第四步：判断rhm是否小于或等于rt，若否，则令k＝k+1，并重复第二步、第三步；若判断得到rhm小于或等于rt，则先令k＝k-1，然后采用上式(1)计算所述喷孔的数量。此处是基于所述喷孔喷出的水所能达到的最大水平距离内灌溉的树最多。
[0043] 第五步：根据下式(5)、(6)、(7)和(8)计算每一喷孔在所述喷头表面的位置：
[0044]
[0045]
[0046]
[0047]
[0048] 式(5)表示任一喷孔喷出的水的轨迹方程， 表示所述喷孔在所述喷头坐标系下的方位角，θ0表示所述喷孔在所述喷头坐标系下的天顶角，rh表示所述喷孔与任一棵树的水平距离，t表示水从所述喷孔喷出到落地的时间。
[0049] 对于上式(5)和(6)得到从一喷孔喷出的水在与水平方向垂直的竖直方向上的轨迹方程如下式(9)所示：
[0050]
[0051] 首先求出所述喷孔能喷出水最远水平距离，将上式看作关于cotθ0的一元二次方程，当初速度v0为定值时，令z＝-l，取判别式△＝0，可得最远水平距离rhm和对应的抛射角θm之间的关系如下式(10)所示：
[0052]
[0053] 然后再采用上述第二步道第四步的步骤，通过不断改变所述莲蓬头能够灌溉的树木的层数k的值来调整所述喷孔数量n，通过不断改变喷孔数量n(即所述莲蓬头能够灌溉的树木的数量)而改变所述喷孔的喷水速度v0，进而实现对所述喷孔喷出的水所能达到的最远水平距离rhm以及与所述喷头距离最远的树木的距离rt的调整，直至rhm第一次小于或等于rt，则上一次的树木的层数k即为最大覆盖层数，即得到k的最终数值，并根据k的最终数值以及第五步的步骤得到所述喷水莲蓬头上喷孔的数量以及位置分布信息。
[0054] 本具体实施方式提供的喷水莲蓬头，可根据待灌溉的树木的分层排布特性来设置喷孔的数量以及分布，以最少的喷孔数量实现最佳的灌溉效果，从而改善对植物的喷水浇灌效果，节省水资源。
[0055] 以下举例进行说明，附图2A是本发明具体实施方式中喷孔数量与树木数量均为80时的喷灌示意图，附图2B是本发明具体实施方式中喷孔数量与树木数量均为80时的喷孔在所述喷头表面的分布示意图，附图3A是本发明具体实施方式中喷孔数量与树木数量均为120时的喷灌示意图，附图3B是本发明具体实施方式中喷孔数量与树木数量均为120时的喷孔在所述喷头表面的分布示意图。如图2A、2B、3A、3B所示，植树方法为在正方形网格的格点上植树，正方形的边长为λ，即相邻树木之间的栽种间隔也为λ。喷头的安置规则为：设喷头安置高度为l，喷头安置在某正方形格点上(此格点处不种树)，且周围有足够多的树。喷头喷水的落点恰好为树根上，覆盖的树组成正方形格点，以方便多个喷头无遗漏无重复的灌溉所有树。上述正方形网格只是举例说明，本领域技术人员根据实际需要还可以在其他任意形状区域采用本具体实施方式提供的方法构建喷水莲蓬头来灌溉。表1是与图3B对应的球形喷头上120个喷孔的球坐标，即表1为Q取1L/s时能够浇灌120棵树、球形的喷头上对应的120个喷孔位置的球坐标(角度制)。
[0056] 表1与图3B对应的球形喷头上120个喷孔的球坐标(角度制)
[0057]
[0058]
[0059] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
