【摘要】：隨著生活水平的提高,智能馬桶越來越受到消費(fèi)者的青睞。清洗噴頭是智能馬桶的核心部件,對(duì)智能馬桶性能的優(yōu)劣起著決定性作用。自吸氣脈沖噴頭作為目前清洗噴頭中的最新產(chǎn)品,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清洗面積大及清洗舒適性佳等優(yōu)點(diǎn)。然而自吸氣脈沖噴頭性能受結(jié)構(gòu)參數(shù)影響較大,加之國內(nèi)研究人員對(duì)智能馬桶用自吸氣脈沖噴頭的研究較少且國外技術(shù)保密等原因,使得國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)制造的智能馬桶用自吸氣脈沖噴頭存在脈沖不穩(wěn)定、打擊力較小、清洗舒適性不佳及缺乏性能試驗(yàn)測(cè)試裝置等亟需解決的問題。本文以根據(jù)工程需求設(shè)計(jì)的一款自吸氣脈沖噴頭為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)并搭建自吸氣脈沖噴頭多功能性能測(cè)試裝置,采用試驗(yàn)測(cè)試和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法,深入細(xì)致地研究了自吸氣脈沖噴頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴頭性能的影響,基于響應(yīng)面法對(duì)自吸氣脈沖噴頭進(jìn)行了優(yōu)化,并對(duì)優(yōu)化前后噴頭的性能進(jìn)行了對(duì)比。本文主要工作和研究成果如下:1.概述了目前自吸氣脈沖噴頭的研究現(xiàn)狀,系統(tǒng)地總結(jié)了自激脈沖噴頭的相關(guān)研究及優(yōu)化方法。2.設(shè)計(jì)并搭建了自吸氣脈沖噴頭多功能性能測(cè)試裝置,開發(fā)了清潔率分析軟件,實(shí)現(xiàn)了自吸氣脈沖噴頭射流流動(dòng)特征、打擊力和清潔率的測(cè)試與分析。并對(duì)模型噴頭進(jìn)行了性能測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明:(1)模型噴頭能夠產(chǎn)生追趕流,但無明顯的周期性。(2)與設(shè)計(jì)要求相比,模型噴頭打擊力小于0.1N,脈沖頻率大于90Hz,清潔率在40s時(shí)低于90%,均未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3.通過CFX計(jì)算分析了單因素結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴頭內(nèi)流及壓力脈動(dòng)的影響,結(jié)果表明:(1)與無吸氣條件相比,吸氣條件下噴頭出口處的速度提高了41%,且射流速度衰減更慢。(2)噴頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)腔室內(nèi)氣液混合比有著重要的影響,腔室內(nèi)合適的氣液混合比有助于提高射流的速度并使射流流速衰減更慢。(3)隨著上噴嘴進(jìn)口直徑的增大,N_3處壓力脈動(dòng)逐漸減小,N_5處壓力脈動(dòng)先增大后減小;隨著腔長(zhǎng)的增大,N_3、N_5處壓力脈動(dòng)均先增大后減小;隨著腔高的增大,N_3、N_5處壓力脈動(dòng)均無明顯變化規(guī)律。(4)下噴嘴直徑對(duì)壓力脈動(dòng)、射流壓力脈動(dòng)頻率及脈動(dòng)的穩(wěn)定性的影響都最大;腔長(zhǎng)大小對(duì)壓力脈動(dòng)及射流壓力脈動(dòng)時(shí)頻特性影響較大,但對(duì)壓力脈動(dòng)的穩(wěn)定性影響最小;腔高大小對(duì)壓力脈動(dòng)、射流壓力脈動(dòng)時(shí)頻特性及脈動(dòng)的穩(wěn)定性影響都比較小。4.以自吸氣脈沖噴頭腔長(zhǎng)、腔高及下噴嘴進(jìn)口直徑為自變量,擊打力F、脈沖頻率f、脈動(dòng)值△F及清潔率S為響應(yīng)變量,基于響應(yīng)面法,研究了自吸氣脈沖噴頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴頭性能的耦合影響,結(jié)果表明:(1)單一結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴頭打擊力、清潔率及脈動(dòng)值的影響程度從高到低均為:腔長(zhǎng)、上噴嘴進(jìn)口直徑、腔高;單一結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴頭打擊力脈沖頻率的影響程度從高到低為:上噴嘴進(jìn)口直徑、腔長(zhǎng)、腔高。(2)綜合噴頭性能所得的較優(yōu)值域可得結(jié)構(gòu)參數(shù)所取得的最優(yōu)值范圍為:上噴嘴進(jìn)口直徑在1.3~1.4mm之間,腔長(zhǎng)在16~17mm之間,腔高在5.3~5.5mm之間。5.選取上噴嘴進(jìn)口直徑為1.4mm,腔長(zhǎng)為17mm,腔高為5.5mm作為優(yōu)化后模型進(jìn)行加工制造,并進(jìn)行射流流動(dòng)特征、打擊力及清潔率試驗(yàn)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明:(1)優(yōu)化后噴頭射流流動(dòng)特征中出現(xiàn)明顯的液珠聚集形態(tài),形成明顯的追趕射流。(2)打擊力均值為0.13N,較優(yōu)化前提高42.9%;脈沖離散程度提高28%;脈沖頻率在80~90Hz之間;清潔率在40s時(shí)達(dá)到96%,均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
【圖文】：

可靠性分析中，以此來提高計(jì)算效率。Avalle[79]在車身結(jié)構(gòu)碰撞優(yōu)化中利面法提高模型計(jì)算效率。李紅等[80]采用中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與響應(yīng)面法對(duì)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化使之性能最優(yōu)。袁雪等[81]采用四因素三水平響應(yīng)面分析化噴霧機(jī)的施藥效果，并獲得最佳噴霧參數(shù)。Lucas 等[82]利用響應(yīng)面法建模型對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行分析，并證明其優(yōu)勢(shì)。TauseefAized 等[84]利用響應(yīng)面動(dòng)纖維鋪放的加工工藝進(jìn)行優(yōu)化。Kahhal 等[85]驗(yàn)證了有限元法沒有響應(yīng)有優(yōu)勢(shì)。3 本文主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線本文采用試驗(yàn)測(cè)試與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法對(duì)自吸氣脈沖噴頭性能進(jìn)，并運(yùn)用響應(yīng)面法建立結(jié)構(gòu)參數(shù)與噴頭性能的多對(duì)一及多對(duì)多映射關(guān)系，到優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)取值域。本文所采用的技術(shù)路線如圖 1.1 所示。

江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文能馬桶用自吸氣脈沖噴頭設(shè)計(jì)及工程需求設(shè)計(jì)了一款自吸氣脈沖模型噴頭，，要設(shè)計(jì)搭建了自吸氣脈沖噴頭多功能性能測(cè)征、打擊力及清潔率試驗(yàn)測(cè)試，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)噴頭的設(shè)計(jì)理論噴頭射流的發(fā)生機(jī)理氣脈沖噴頭射流發(fā)生機(jī)理的工作原理圖。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TS914.254

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2632018