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对吸油烟机风幕气流组织的优化研究论文
引言
吸油烟机是重要的家用电器之一，对维持厨房内的空气质量起着至关重要的作用，目前国内的吸油烟机多采取单独的抽吸式排烟。为了更好的防止油烟的发散，对传统的吸油烟机进行优化改造，本文提出在风罩前端加一个送风口，形成一道风幕，利用实验和仿真手段对其进行评价和优化。 实验室尺寸为：280×204×280cm，
利用两个半径为35cm，高为7cm的圆筒对锅灶进行实际模拟，利用乙二醇发烟器模拟油烟。风速的测量采用KANOMAX公司生产的40个点的Model 1550多通道风速仪，另外还采用发烟器模拟油烟的发烟，并利用发烟器的发烟直接观察某些重要部位的气流情况。
首先根据实际模型建立仿真模型，并通过对比实验和仿真的结果，证明仿真模型的可行性;然后在仿真模型上通过某些参数的设定，进行优化，并根据优化方案改造原型机。但是在原型机改造之后，风幕内偏，效果不好，风速偏小，风幕的气流直接被吸走，出现明显的短路现象，不能达到预期的效果。
本文重点根据以上的仿真试验的出现的问题，研究分析风幕向内偏原因，通过调整风速和出风角度，最终得到理想的风幕效果。
1 风幕风速的优化
在优化过程中对风幕的风速分别取值：0、1、1.5、2、2.5 、3.5、5 (m/s) 等7组风速进行仿真。仿真采用的是稳态仿真，是指在确定边界条件和初始条件(直吹，风幕风口4.5mm)后，小室内最终的流场状态。
1.1控制点浓度分析
控制点取在(0.69，1.45，0)，这个位置大约相当于人在操作时脸部的位置。
表1 不同风速控制点浓度
速度(m/s) 0 1 1.5 2 2.5 3.5 5
浓度(mg/m3) 0.372 0.370 0.371 0.370 0.370 0.375 0.375
从表1中可以看出，风速为1m/s和2~2.5m/s时出现了两次极小值点。在风幕速度为零时，浓度要大于两个极小值点，说明在操作者脸部的位置装风幕时的工况要优于无风幕时的情况，但是存在一个相对优化的射流速度。
1.2浓度的多点分析
对灶台前沿的竖直面和灶台竖直中心面交线上取5个点进行比较。在高度较低的(11m以下)几个点，随着风幕速度的升高，检测浓度升高。当高度较高时，随着风幕速度的提高，检测浓度减小，在约2.5m/s时，检测浓度下降到最小值。从仿真图片中也是相同的结果。
在稳态情况下，某些风速值时操作者脸部位置(控制点)附近的浓度会降低，而室内其它点的浓度会上升，所以加装具有适当风速的风幕是合理的，最终优化的风速为2.5m/s。
1.3仿真试验结果用于样机
将优化的风速2.5m/s用在上述风道中，在主风机不开的情况下，风幕气流从出风口流出后，在风口的风速分布可以看出，在圆弧侧的风速偏大，这会加强气流对圆弧的贴附绕流作用，实测最终形成了向主风机侧倾斜的气流，未能达到预期的竖直向下吹的要求。所以，需要再次对风幕吹风角度进行验证。
2风幕吹风角度优化
在原型机风速的基础上，对风幕风口的出流方向进行优化。风幕的出流速度为2.5m/s，与水平面的夹角风别设为向内20度、45度、60度、90度、向外45度，得到的小室内流场和浓度场的分布。在2.5m/s风速的情况下，随着风速方向的向外偏转，各点的检测浓度逐渐减小，在向外偏45度时检测浓度达到最小值。2.5m/s向外偏45度情况下的检测浓度和2.5m/s直吹情况下的检测浓度接近。
3结论
1、从理论分析，仅考虑控制点和房间中心点检测浓度，风幕最佳工况为风速2.5m/s斜向外吹45度。
2、作为一种日常用品，吸油烟机的实际设计制作过程，还必须考虑很多其它的因素，其中风幕对人脸部的吹风感和风口处局部构件的美观效果两个因素对风幕的最终效果影响较大。综合考虑控制点的浓度、操作者脸部的吹风感和美观效果，风幕的最佳工况为风速2.5m/s，斜向内吹45度。
参考文献：
[1] 史漫兴，王汉青，王志勇，陈裕.一种风幕型抽油烟机的实验研究[J].湖南工业大学学报， 2008，(03) .
[2] 王刚，王汉青，寇广孝，王志勇，朱辉.上送风幕式抽油烟机的数值模拟研究[J].湖南工业大学学报， 2009，(01)
[3] 敖永安.贾欣.王利.谷超.厨房吸油烟机优化选型可视化软件的开发[J].沈阳建筑科技大学学报， 2011 (01)
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