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1、吸油煙機風(fēng)幕氣流組織的優(yōu)化研究
摘 要：通過對吸油煙機風(fēng)幕氣流組織的仿真與實驗，研究了影響吸油煙機吸煙效果的因素，對不同的風(fēng)幕風(fēng)速和出風(fēng)角度的研究結(jié)果進行比較、分析，設(shè)計出了最佳工況的風(fēng)幕型吸油煙機。
關(guān)鍵詞：吸油煙機；風(fēng)幕；氣流組織
引言 吸油煙機是重要的家用電器之一，對維持廚房內(nèi)的空氣質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，目前國內(nèi)的吸油煙機多采取單獨的抽吸式排煙。為了更好的防止油煙的發(fā)散，對傳統(tǒng)的吸油煙機進行優(yōu)化改造，本文提出在風(fēng)罩前端加一個送風(fēng)口，形成一道風(fēng)幕，利用實驗和仿真手段對其進行評價和優(yōu)化。 實驗室尺寸為：280204280cm，利用兩個半徑為35cm，高
2、為7cm的圓筒對鍋灶進行實際模擬，利用乙二醇發(fā)煙器模擬油煙。風(fēng)速的測量采用KANOMAX公司生產(chǎn)的40個點的Model 1550多通道風(fēng)速儀，另外還采用發(fā)煙器模擬油煙的發(fā)煙，并利用發(fā)煙器的發(fā)煙直接觀察某些重要部位的氣流情況。 首先根據(jù)實際模型建立仿真模型，并通過對比實驗和仿真的結(jié)果，證明仿真模型的可行性；然后在仿真模型上通過某些參數(shù)的設(shè)定，進行優(yōu)化，并根據(jù)優(yōu)化方案改造原型機。但是在原型機改造之后，風(fēng)幕內(nèi)偏，效果不好，風(fēng)速偏小，風(fēng)幕的氣流直接被吸走，出現(xiàn)明顯的短路現(xiàn)象，不能達到預(yù)期的效果。 本文重點根據(jù)以上的仿真試驗的出現(xiàn)的問題，研究分析風(fēng)幕向內(nèi)偏原因，通過調(diào)整風(fēng)速和出風(fēng)角度，最終得到理
3、想的風(fēng)幕效果。 1 風(fēng)幕風(fēng)速的優(yōu)化 在優(yōu)化過程中對風(fēng)幕的風(fēng)速分別取值：0、1、1.5、2、2.5 、3.5、5 (m/s) 等7組風(fēng)速進行仿真。仿真采用的是穩(wěn)態(tài)仿真，是指在確定邊界條件和初始條件（直吹，風(fēng)幕風(fēng)口4.5mm）后，小室內(nèi)最終的流場狀態(tài)。 1.1控制點濃度分析 控制點取在（0.69，1.45，0），這個位置大約相當(dāng)于人在操作時臉部的位置。 表1 不同風(fēng)速控制點濃度 速度(m/s) 0 1 1.5 2 2.5 3.5 5 濃度(mg/m3) 0.372 0.370 0.371 0.370 0.370 0.375 0.375 從表1中可以看出，風(fēng)速為1m/s和2~2.5m/s
4、時出現(xiàn)了兩次極小值點。在風(fēng)幕速度為零時，濃度要大于兩個極小值點，說明在操作者臉部的位置裝風(fēng)幕時的工況要優(yōu)于無風(fēng)幕時的情況，但是存在一個相對優(yōu)化的射流速度。 1.2濃度的多點分析 對灶臺前沿的豎直面和灶臺豎直中心面交線上取5個點進行比較。在高度較低的（1.1m以下）幾個點，隨著風(fēng)幕速度的升高，檢測濃度升高。當(dāng)高度較高時，隨著風(fēng)幕速度的提高，檢測濃度減小,在約2.5m/s時，檢測濃度下降到最小值。從仿真圖片中也是相同的結(jié)果。 在穩(wěn)態(tài)情況下，某些風(fēng)速值時操作者臉部位置（控制點）附近的濃度會降低，而室內(nèi)其它點的濃度會上升，所以加裝具有適當(dāng)風(fēng)速的風(fēng)幕是合理的，最終優(yōu)化的風(fēng)速為2.5m/s。 1
5、.3仿真試驗結(jié)果用于樣機 將優(yōu)化的風(fēng)速2.5m/s用在上述風(fēng)道中，在主風(fēng)機不開的情況下，風(fēng)幕氣流從出風(fēng)口流出后，在風(fēng)口的風(fēng)速分布可以看出，在圓弧側(cè)的風(fēng)速偏大，這會加強氣流對圓弧的貼附繞流作用，實測最終形成了向主風(fēng)機側(cè)傾斜的氣流，未能達到預(yù)期的豎直向下吹的要求。所以，需要再次對風(fēng)幕吹風(fēng)角度進行驗證。 2風(fēng)幕吹風(fēng)角度優(yōu)化 在原型機風(fēng)速的基礎(chǔ)上，對風(fēng)幕風(fēng)口的出流方向進行優(yōu)化。風(fēng)幕的出流速度為2.5m/s，與水平面的夾角風(fēng)別設(shè)為向內(nèi)20度、45度、60度、90度、向外45度，得到的小室內(nèi)流場和濃度場的分布。在2.5m/s風(fēng)速的情況下，隨著風(fēng)速方向的向外偏轉(zhuǎn)，各點的檢測濃度逐漸減小，在向外偏45
6、度時檢測濃度達到最小值。2.5m/s向外偏45度情況下的檢測濃度和2.5m/s直吹情況下的檢測濃度接近。 3結(jié)論 1、從理論分析，僅考慮控制點和房間中心點檢測濃度，風(fēng)幕最佳工況為風(fēng)速2.5m/s斜向外吹45度。 2、作為一種日常用品，吸油煙機的實際設(shè)計制作過程，還必須考慮很多其它的因素，其中風(fēng)幕對人臉部的吹風(fēng)感和風(fēng)口處局部構(gòu)件的美觀效果兩個因素對風(fēng)幕的最終效果影響較大。綜合考慮控制點的濃度、操作者臉部的吹風(fēng)感和美觀效果，風(fēng)幕的最佳工況為風(fēng)速2.5m/s，斜向內(nèi)吹45度。 參考文獻： 【1】 史漫興,王漢青,王志勇,陳裕.一種風(fēng)幕型抽油煙機的實驗研究.湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2008,(03) . 【2】 王剛,王漢青,寇廣孝,王志勇,朱輝.上送風(fēng)幕式抽油煙機的數(shù)值模擬研究.湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2009,(01) 【3】 敖永安.賈欣.王利.谷超.廚房吸油煙機優(yōu)化選型可視化軟件的開發(fā).沈陽建筑科技大學(xué)學(xué)報, 2011 (01)
吸油煙機風(fēng)幕氣流組織的優(yōu)化研究
