【摘要】：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展人民的生活水平越來越高,居民對居住環(huán)境的要求也在不斷提高,例如空氣質(zhì)量,噪聲污染等,這使得吸油煙機在廚房中成為不可或缺的一部分。吸油煙機的空氣動力和噪聲的最主要來源是其風機系統(tǒng)。調(diào)查顯示,人們在購買吸油煙機的過程中考量最多的因素為風量和噪聲。目前使用中的很多吸油煙機都存在著油煙抽吸不干凈、有一定的噪聲等問題。針對此不足,本文將對吸油煙機多葉離心風機進行氣動設計與優(yōu)化,以此來增加排風量,減少能耗,降低噪聲。本文主要結(jié)合了離心通風機現(xiàn)代氣動設計方法與工程經(jīng)驗,選取了效率較低但壓力高、噪聲低且價格便宜的前向風機作為優(yōu)化對象,進行優(yōu)化設計研究。首先對某廠家提供的現(xiàn)有的家用吸油煙機多葉離心風機進行幾何建模,然后對其內(nèi)部流場進行計算分析,發(fā)現(xiàn)影響風機性能的最主要因素有兩方面:一、葉片進口角過大,不利于提高風機效率和降低噪聲;二、蝸舌相對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,對葉片進口角、葉片出口角、蝸殼螺旋角、蝸舌間隙以及葉片進口直徑等重要影響參數(shù)進行優(yōu)化改進,并使用FLUENT軟件對優(yōu)化后的離心風機進行數(shù)值模擬研究,以此來達到增大風機壓力,減少能耗及降低噪聲的目標。經(jīng)過優(yōu)化發(fā)現(xiàn),當葉片進口角為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°,葉片進口直徑比為D_1/D_2=0.78時,風機效率達到63.24%,壓力達到266.1Pa,且優(yōu)化后的風機對葉輪內(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)化設計符合廠家要求:1、預計在最高效率點Q=981m~3/h時增大壓力到250Pa來增大排風量進而提高油煙凈吸率;2、降低噪聲2db左右。通過對樣機的制作及性能測試,得出:試驗結(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)果是可以用來進行性能預測的。
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM925.57
【圖文】：

第二章 家用吸油煙機的氣動設計理論運行時的內(nèi)部流動的原理也是最復雜的。影響葉輪內(nèi)部流場流動的參數(shù)并不是獨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)時要綜合考慮。一般情況下對多葉離心式通風機的重要部件葉輪進行探尋研究時，會主要集中在以下兩方面：是對葉輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)：葉片數(shù)、葉輪輪徑比、相對寬度比、葉片進、出口安裝等進行研究；二是對葉片型線進行研究。葉輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖 2-1 所示：D0為輪進口直徑； D1為葉輪葉片進口直徑；D2為葉輪外徑；b1為葉片進口寬度； b2葉輪出口寬度；β1A為葉片進口角；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 家用吸油煙機的氣動設計理論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)對風機性能出口角的不同，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)直接關聯(lián)，對風機葉片型線參數(shù)的值進行確認時定葉片出口角β2A。本文通過某廠家提供的原機參數(shù)可確定家風機的葉片型式為前彎式葉片。式通風機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。在設計中，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：

同時也要防止動壓能過大�；谝韵聨c假設條件，可以推導出蝸殼的型線是對數(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：（1）假設當氣流在蝸殼內(nèi)部流動時的狀態(tài)被視為為穩(wěn)定流動狀態(tài)，那么流體質(zhì)點的運動軌跡就是如上圖所示的蝸殼型線；（2）當氣流沿葉輪周圍區(qū)域均勻流出時，蝸殼的各個不同截面處的流量 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 是通風機設計流量。（3）已知進入蝸殼后的氣流不能再獲得能量，當不計壁面摩擦對氣流的作用時，氣體的動量矩保持不變，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）整個截面都充滿了有效氣流

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本文編號：2765253