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對吸油煙機風幕氣流組織的優化研究論文
引言
吸油煙機是重要的家用電器之一，對維持廚房內的空氣質量起著至關重要的作用，目前國內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散，對傳統的吸油煙機進行優化改造，本文提出在風罩前端加一個送風口，形成一道風幕，利用實驗和仿真手段對其進行評價和優化。 實驗室尺寸為：280×204×280cm，
利用兩個半徑為35cm，高為7cm的圓筒對鍋灶進行實際模擬，利用乙二醇發煙器模擬油煙。風速的測量采用KANOMAX公司生產的40個點的Model 1550多通道風速儀，另外還采用發煙器模擬油煙的發煙，并利用發煙器的發煙直接觀察某些重要部位的氣流情況。
首先根據實際模型建立仿真模型，并通過對比實驗和仿真的結果，證明仿真模型的可行性;然后在仿真模型上通過某些參數的設定，進行優化，并根據優化方案改造原型機。但是在原型機改造之后，風幕內偏，效果不好，風速偏小，風幕的氣流直接被吸走，出現明顯的短路現象，不能達到預期的效果。
本文重點根據以上的仿真試驗的出現的問題，研究分析風幕向內偏原因，通過調整風速和出風角度，最終得到理想的風幕效果。
1 風幕風速的優化
在優化過程中對風幕的風速分別取值：0、1、1.5、2、2.5 、3.5、5 (m/s) 等7組風速進行仿真。仿真采用的是穩態仿真，是指在確定邊界條件和初始條件(直吹，風幕風口4.5mm)后，小室內最終的流場狀態。
1.1控制點濃度分析
控制點取在(0.69，1.45，0)，這個位置大約相當于人在操作時臉部的位置。
表1 不同風速控制點濃度
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，風速為1m/s和2~2.5m/s時出現了兩次極小值點。在風幕速度為零時，濃度要大于兩個極小值點，說明在操作者臉部的位置裝風幕時的工況要優于無風幕時的情況，但是存在一個相對優化的射流速度。
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(11m以下)幾個點，隨著風幕速度的升高，檢測濃度升高。當高度較高時，隨著風幕速度的提高，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果。
在穩態情況下，某些風速值時操作者臉部位置(控制點)附近的濃度會降低，而室內其它點的濃度會上升，所以加裝具有適當風速的風幕是合理的，最終優化的風速為2.5m/s。
1.3仿真試驗結果用于樣機
將優化的風速2.5m/s用在上述風道中，在主風機不開的情況下，風幕氣流從出風口流出后，在風口的風速分布可以看出，在圓弧側的風速偏大，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機側傾斜的氣流，未能達到預期的豎直向下吹的要求。所以，需要再次對風幕吹風角度進行驗證。
2風幕吹風角度優化
在原型機風速的基礎上，對風幕風口的出流方向進行優化。風幕的出流速度為2.5m/s，與水平面的夾角風別設為向內20度、45度、60度、90度、向外45度，得到的小室內流場和濃度場的分布。在2.5m/s風速的情況下，隨著風速方向的向外偏轉，各點的檢測濃度逐漸減小，在向外偏45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結論
1、從理論分析，僅考慮控制點和房間中心點檢測濃度，風幕最佳工況為風速2.5m/s斜向外吹45度。
2、作為一種日常用品，吸油煙機的實際設計制作過程，還必須考慮很多其它的因素，其中風幕對人臉部的吹風感和風口處局部構件的美觀效果兩個因素對風幕的最終效果影響較大。綜合考慮控制點的濃度、操作者臉部的吹風感和美觀效果，風幕的最佳工況為風速2.5m/s，斜向內吹45度。
參考文獻：
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