【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展人民的生活水平越來越高,居民對(duì)居住環(huán)境的要求也在不斷提高,例如空氣質(zhì)量,噪聲污染等,這使得吸油煙機(jī)在廚房中成為不可或缺的一部分。吸油煙機(jī)的空氣動(dòng)力和噪聲的最主要來源是其風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。調(diào)查顯示,人們?cè)谫徺I吸油煙機(jī)的過程中考量最多的因素為風(fēng)量和噪聲。目前使用中的很多吸油煙機(jī)都存在著油煙抽吸不干凈、有一定的噪聲等問題。針對(duì)此不足,本文將對(duì)吸油煙機(jī)多葉離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化,以此來增加排風(fēng)量,減少能耗,降低噪聲。本文主要結(jié)合了離心通風(fēng)機(jī)現(xiàn)代氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法與工程經(jīng)驗(yàn),選取了效率較低但壓力高、噪聲低且價(jià)格便宜的前向風(fēng)機(jī)作為優(yōu)化對(duì)象,進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。首先對(duì)某廠家提供的現(xiàn)有的家用吸油煙機(jī)多葉離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行幾何建模,然后對(duì)其內(nèi)部流場進(jìn)行計(jì)算分析,發(fā)現(xiàn)影響風(fēng)機(jī)性能的最主要因素有兩方面:一、葉片進(jìn)口角過大,不利于提高風(fēng)機(jī)效率和降低噪聲;二、蝸舌相對(duì)間隙和蝸舌小圓弧半徑較小,這不利于降低蝸殼損失和離散噪聲。因此,對(duì)葉片進(jìn)口角、葉片出口角、蝸殼螺旋角、蝸舌間隙以及葉片進(jìn)口直徑等重要影響參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),并使用FLUENT軟件對(duì)優(yōu)化后的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬研究,以此來達(dá)到增大風(fēng)機(jī)壓力,減少能耗及降低噪聲的目標(biāo)。經(jīng)過優(yōu)化發(fā)現(xiàn),當(dāng)葉片進(jìn)口角為65°,葉片出口角為170°,蝸殼螺旋角為5°,蝸舌間隙為5%,蝸舌位置角度為65°,葉片進(jìn)口直徑比為D_1/D_2=0.78時(shí),風(fēng)機(jī)效率達(dá)到63.24%,壓力達(dá)到266.1Pa,且優(yōu)化后的風(fēng)機(jī)對(duì)葉輪內(nèi)部流場和蝸舌處的回流得到了改善,使得噪聲也有所降低。此次優(yōu)化設(shè)計(jì)符合廠家要求:1、預(yù)計(jì)在最高效率點(diǎn)Q=981m~3/h時(shí)增大壓力到250Pa來增大排風(fēng)量進(jìn)而提高油煙凈吸率;2、降低噪聲2db左右。通過對(duì)樣機(jī)的制作及性能測試,得出:試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果符合較好。由此可以說,CFD模擬的結(jié)果是可以用來進(jìn)行性能預(yù)測的。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM925.57
【圖文】：

第二章 家用吸油煙機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)理論運(yùn)行時(shí)的內(nèi)部流動(dòng)的原理也是最復(fù)雜的。影響葉輪內(nèi)部流場流動(dòng)的參數(shù)并不是獨(dú)立它們之間是互相影響的，所以確定這些重要的影響參數(shù)時(shí)要綜合考慮。一般情況下對(duì)多葉離心式通風(fēng)機(jī)的重要部件葉輪進(jìn)行探尋研究時(shí)，會(huì)主要集中在以下兩方面：是對(duì)葉輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)：葉片數(shù)、葉輪輪徑比、相對(duì)寬度比、葉片進(jìn)、出口安裝等進(jìn)行研究；二是對(duì)葉片型線進(jìn)行研究。葉輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖 2-1 所示：D0為輪進(jìn)口直徑； D1為葉輪葉片進(jìn)口直徑；D2為葉輪外徑；b1為葉片進(jìn)口寬度； b2葉輪出口寬度；β1A為葉片進(jìn)口角；β2A為葉片出口角。Z 為葉片數(shù)，θ為葉片前盤角。 21122arctanDDbb （2-5

第二章 家用吸油煙機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)理論D1/D20.3-0.45 0.45-0.55 >0. /(°) <20 <25 <3片型線的繪制是葉輪中的主要零件之一，其中葉片出口角參數(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)性能出口角的不同，將葉片分為前彎型、徑向型和后彎型葉片這三角與全壓系數(shù)直接關(guān)聯(lián)，對(duì)風(fēng)機(jī)葉片型線參數(shù)的值進(jìn)行確認(rèn)時(shí)定葉片出口角β2A。本文通過某廠家提供的原機(jī)參數(shù)可確定家風(fēng)機(jī)的葉片型式為前彎式葉片。式通風(fēng)機(jī)的前向葉輪一般采用圓弧形葉片。圓弧形葉片又分為片兩種，一般情況下采用單圓弧葉片。在設(shè)計(jì)中，一般先求出。根據(jù)已知條件用幾何方法確定葉片圓弧半徑 Rk的大小、圓小以及該圓弧的中心位置。前向葉輪圓弧葉片如圖所示：

同時(shí)也要防止動(dòng)壓能過大�；谝韵聨c(diǎn)假設(shè)條件，可以推導(dǎo)出蝸殼的型線是對(duì)數(shù)螺旋線，如圖2-3 所示。圖 2-3 蝸殼的內(nèi)壁型線Figure 2-3 The inner wall profile of volute假設(shè)：（1）假設(shè)當(dāng)氣流在蝸殼內(nèi)部流動(dòng)時(shí)的狀態(tài)被視為為穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)，那么流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡就是如上圖所示的蝸殼型線；（2）當(dāng)氣流沿葉輪周圍區(qū)域均勻流出時(shí)，蝸殼的各個(gè)不同截面處的流量 Q 與蝸殼起始截面與該截面之間所形成的夾角 成正比，即 2QQ （2-12）式中，Q 是通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流量。（3）已知進(jìn)入蝸殼后的氣流不能再獲得能量，當(dāng)不計(jì)壁面摩擦對(duì)氣流的作用時(shí)，氣體的動(dòng)量矩保持不變，即蝸殼任意截面上的氣流圓周分速度 Cu與其所在半徑 R 的半徑的乘積為常數(shù)，如下公式所示：uuR C RC'22=常數(shù) （2-13）式中，C′2u指氣流離開葉輪通道出口后的周向速度；Cu指蝸殼任意半徑 R 處的氣流周向速度。（4）整個(gè)截面都充滿了有效氣流

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