掺气摇臂喷灌喷头的研制受国家自然科学基金项目“基于掺气方法的低压水射流分散特性研究”（项目编号:51379090）的资助。掺气摇臂喷头是一种气液两相射流的新型多功能应用设备。其不仅可以通过自吸式吸入气体、液体实现多功能应用和改善水力性能,而且结构简单、制造方便,适应喷头向多功能及节能方向发展的趋势。针对摇臂式喷头低压时存在水射流末端水量过分集中的问题,本文主要从20PY₂和30PY₂掺气摇臂喷头的设计出发,研究了掺气结构对该喷头的抽气、抽液性能的影响及掺气量对水力性能的改善状况,通过高速摄影试验验证了摇臂喷头掺气后水射流的变化情况,并对该喷头进行组合喷灌试验,检验掺气后的喷灌改善效果。研究的主要结论如下:（1）在摇臂喷头结构基础上,创新设计了掺气结构,同流量情况下,形成自吸形式的气液两相射流。参考《旋转式喷头》国家标准,与摇臂喷头喷灌效果相比,两种型号掺气摇臂喷头低压起始工作压力均可以降低100kPa。（2）掺气摇臂喷头的掺气管内径、掺气管伸缩距离以及喷嘴锥角为影响抽吸性能和水力性能的因素。堵住副喷嘴,该喷头推荐的试验结构如下:喷嘴锥角38°,掺气管伸缩距离为2mm,掺气管内径为4mm（30PY₂）、2mm（20PY₂）。同工况下,掺气时,该喷头的射程与摇臂喷头的相近;掺液时,该喷头射程比其摇臂喷头短约1m。工作压力增大时,该喷头吸气、吸液量增加但增量降低,且液气比和液液比呈下降趋势;该喷头掺气、掺液可以有效改善水量分布效果,降低射流末端水量集中的情况,且掺气量越多,效果越明显;模拟组合喷灌试验时,20PY掺气摇臂喷头掺液时效果最好,1.2倍组合间距最佳,喷灌均匀系数平均值为80%。（3）采用高速摄影法和图像处理的方法研究20PY₂掺气摇臂喷头气液两相射流初始段,观测到喷嘴出口气相呈连续性脉动形式,200kPa和300kPa工作水压力下脉动频率分别约73Hz和140Hz,频率随工作水压力升高而增大。获得不同工作压力下,射流破碎长度与射流的射程之间的拟合经验式,经验式用于对比分析气液两相射流的特征长度值。（4）低压田间组合喷灌试验条件下,风速为1m/s时,20PY₂掺气摇臂喷头的蒸发漂移量约在5%左右;该喷头的平均喷灌强度模拟值与试验值偏差基本保持在5%-9%间;该喷头喷灌均匀系数平均值在80%左右,高于摇臂喷头;结合工作压力和组合间距对喷灌均匀性的影响,通过数据分析CU值与DU_lq、DU_hq、DU_lh和DU_hh关系及喷灌强度试验值模拟图对比,印证了低压下,该喷头最佳工作压力为300kPa,最佳组合间距为1.1R。