【摘要】：隨著生活水平的提高,智能馬桶越來越受到消費者的青睞。清洗噴頭是智能馬桶的核心部件,對智能馬桶性能的優(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品,具有結構簡單、清洗面積大及清洗舒適性佳等優(yōu)點。然而自吸氣脈沖噴頭性能受結構參數影響較大,加之國內研究人員對智能馬桶用自吸氣脈沖噴頭的研究較少且國外技術保密等原因,使得國內企業(yè)生產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測試裝置等亟需解決的問題。本文以根據工程需求設計的一款自吸氣脈沖噴頭為研究對象,設計并搭建自吸氣脈沖噴頭多功能性能測試裝置,采用試驗測試和數值計算相結合的方法,深入細致地研究了自吸氣脈沖噴頭結構參數對噴頭性能的影響,基于響應面法對自吸氣脈沖噴頭進行了優(yōu)化,并對優(yōu)化前后噴頭的性能進行了對比。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狀,系統(tǒng)地總結了自激脈沖噴頭的相關研究及優(yōu)化方法。2.設計并搭建了自吸氣脈沖噴頭多功能性能測試裝置,開發(fā)了清潔率分析軟件,實現了自吸氣脈沖噴頭射流流動特征、打擊力和清潔率的測試與分析。并對模型噴頭進行了性能測試,測試結果表明:(1)模型噴頭能夠產生追趕流,但無明顯的周期性。(2)與設計要求相比,模型噴頭打擊力小于0.1N,脈沖頻率大于90Hz,清潔率在40s時低于90%,均未達到設計要求。3.通過CFX計算分析了單因素結構參數對噴頭內流及壓力脈動的影響,結果表明:(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)噴頭結構參數對腔室內氣液混合比有著重要的影響,腔室內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)隨著上噴嘴進口直徑的增大,N_3處壓力脈動逐漸減小,N_5處壓力脈動先增大后減小;隨著腔長的增大,N_3、N_5處壓力脈動均先增大后減小;隨著腔高的增大,N_3、N_5處壓力脈動均無明顯變化規(guī)律。(4)下噴嘴直徑對壓力脈動、射流壓力脈動頻率及脈動的穩(wěn)定性的影響都最大;腔長大小對壓力脈動及射流壓力脈動時頻特性影響較大,但對壓力脈動的穩(wěn)定性影響最小;腔高大小對壓力脈動、射流壓力脈動時頻特性及脈動的穩(wěn)定性影響都比較小。4.以自吸氣脈沖噴頭腔長、腔高及下噴嘴進口直徑為自變量,擊打力F、脈沖頻率f、脈動值△F及清潔率S為響應變量,基于響應面法,研究了自吸氣脈沖噴頭結構參數對噴頭性能的耦合影響,結果表明:(1)單一結構參數對噴頭打擊力、清潔率及脈動值的影響程度從高到低均為:腔長、上噴嘴進口直徑、腔高;單一結構參數對噴頭打擊力脈沖頻率的影響程度從高到低為:上噴嘴進口直徑、腔長、腔高。(2)綜合噴頭性能所得的較優(yōu)值域可得結構參數所取得的最優(yōu)值范圍為:上噴嘴進口直徑在1.3~1.4mm之間,腔長在16~17mm之間,腔高在5.3~5.5mm之間。5.選取上噴嘴進口直徑為1.4mm,腔長為17mm,腔高為5.5mm作為優(yōu)化后模型進行加工制造,并進行射流流動特征、打擊力及清潔率試驗測試。測試結果表明:(1)優(yōu)化后噴頭射流流動特征中出現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時達到96%,均達到了設計要求。
【圖文】：

可靠性分析中，以此來提高計算效率。Avalle[79]在車身結構碰撞優(yōu)化中利面法提高模型計算效率。李紅等[80]采用中心復合實驗設計與響應面法對行參數進行優(yōu)化使之性能最優(yōu)。袁雪等[81]采用四因素三水平響應面分析化噴霧機的施藥效果，并獲得最佳噴霧參數。Lucas 等[82]利用響應面法建模型對風機轉子進行分析，并證明其優(yōu)勢。TauseefAized 等[84]利用響應面動纖維鋪放的加工工藝進行優(yōu)化。Kahhal 等[85]驗證了有限元法沒有響應有優(yōu)勢。3 本文主要研究內容及技術路線本文采用試驗測試與數值計算相結合的方法對自吸氣脈沖噴頭性能進，并運用響應面法建立結構參數與噴頭性能的多對一及多對多映射關系，到優(yōu)化結構參數取值域。本文所采用的技術路線如圖 1.1 所示。

江 蘇 大 學 碩 士 學 位 論 文能馬桶用自吸氣脈沖噴頭設計及工程需求設計了一款自吸氣脈沖模型噴頭，，要設計搭建了自吸氣脈沖噴頭多功能性能測征、打擊力及清潔率試驗測試，并對試驗結噴頭的設計理論噴頭射流的發(fā)生機理氣脈沖噴頭射流發(fā)生機理的工作原理圖。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TS914.254

【參考文獻】

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本文編號：2632018