吸油烟机集烟器的优化设计和吸油烟机用多叶离心式通风机内部流动的数值分析
发布时间：2023-05-14 20:06
吸油烟机作为厨房“设施电器化”必备配置之一越来越受到人们的青睐,且越来越成为人们生活的必需品。本文针对吸油烟机的两个主要设备:集烟器和多叶离心风机系统采用CFD方法进行研究。 利用计算流体力学的方法以流量最大、损失最小以及外观最佳为目标通过改变集烟器的可变参数对其结构进行优化设计,分析了其内部的流场,对比计算了流量和压力损失,得到了气动性能佳结构美观的集烟器。 本文选取了两种类型的多叶离心式通风机的各9种实验工况用于建立数值模拟的原始物理模型。以三维时均N-S方程为基础、选取了标准κ—ε以及RNGκ—ε两方程湍流模型,采用SIMPLE算法,近壁区的处理采用了标准壁面函数法,转动的叶轮部分和静止的其它部分采用了“冻结转子”法进行耦合求解,对模型1、2的共18种工况进行数值模拟。完成了两部分的工作,其一比较了两种湍流模型的计算精度,分析了误差的来源;其二分析了多叶离心式通风机内部的叶轮流道中的二次涡、叶片吸力面的气体分离、蜗壳中的二次涡、叶轮与集流器之间的间隙流等流动现象以及其在不同工况下的变化规律。
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
1、绪论
1.1 研究问题的提出
1.2 吸油烟机集烟器研究现状
1.3 吸油烟机多叶离心式通风机系统的研究现状
1.3.1 集流器研究
1.3.2 多叶离心式通风机叶轮结构、叶片翼型研究
1.3.3 蜗壳结构及其对内流的研究
1.3.4 电机及其对内流的影响
1.3.5 多叶离心式通风机的噪声与振动研究
1.3.6 多叶风机整机流场的研究
1.4 本文的主要工作
2、吸油烟机集烟器和多叶风机CFD基本理论
2.1 引言
2.2 流动控制方程
2.2.1 惯性坐标系中的控制方程
2.2.2 旋转坐标系中的控制方程
2.3 湍流模型的介绍和选择
2.3.1 直接数值模拟(DNS)
2.3.2 Reynolds平均法
2.3.3 大涡模拟(LES)
2.3.4 本文的湍流模型选择
2.4 离散方法
2.5 有限体积法所使用的网格
2.6 离散格式的选用
2.7 SIMPLE算法的基本思想
2.8 在近壁区使用κ-ε模型的问题及对策
2.9 小结
3、集烟器设计及变参数流场数值模拟
3.1 集烟器原始模型的结构设计及变参数的数值模拟
3.1.1 集烟器的原型设计
3.1.2 集烟器原型固定结构参数确定及可变参数的初步确定
3.1.3 集烟器原型数值模拟
3.1.4 集烟器原型流场流场可视化分析
3.1.5 集烟器原型L1=300mm，L2=150mm的流动分析
3.1.6 流量和压力损失的计算
3.1.7 集烟器原型改变L1和L2的数值模拟比较
3.2 集烟器改进模型的结构设计及变参数的数值模拟
3.2.1 集烟器改进型的结构参数
3.2.2 十种模型流量和压力损失的计算和对比
3.2.3 改进模型中d=0mm，θ=45°的流场可视化
3.2.4 改进模型中d=0mm，θ=45°的流场分析
4、吸油烟机多叶离心式通风机的变工况的数值模拟
4.1 多叶离心式通风机的数值模拟过程
4.2 多叶离心式通风机的结构参数及Pro/e造型
4.3 多叶离心式通风机数值模拟的工况
4.4 多叶离心式通风机的网格生成
4.4.1 选择合理的网格类型
4.4.2 控制网格质量
4.4.3 多叶离心式通风机的网格
4.5 多叶离心式通风机的数值模拟设置
4.5.1 湍流模型的选用和比较
4.5.2 计算所采用的算法
4.5.3 静止和旋转区域模型的处理
4.5.4 边界条件的设置
4.5.5 计算过程中所采用的收敛判定
5、计算结果分析
5.1 不同湍流模型计算精度的比较
5.1.1 不同湍流模型计算结果分析
5.1.2 误差原因分析
5.2 模型1工况5的计算结果分析
5.2.1 子午面的压力和速度分布
5.2.2 不同位置回转面压力和速度分布
5.2.3 叶轮进出口速度分布
5.2.4 叶轮内部的流动分析
5.2.5 蜗壳不同截面上的压力速度分布
5.2.6 流场中流线显示
5.3 模型1的不同工况数值模拟的流场分析
5.3.1 模型1三种不同工况子午面的流场分析
5.3.2 模型1五种工况中心回转面的流动分析
5.3.3 模型1叶轮内部流动在不同流量下压力速度分布
5.3.4 模型1蜗壳内部二次涡在不同流量下的发展
5.5 本章小结
6、总结与展望
参考文献
硕士期间发表的论文
本文编号：3817677
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
1、绪论
1.1 研究问题的提出
1.2 吸油烟机集烟器研究现状
1.3 吸油烟机多叶离心式通风机系统的研究现状
1.3.1 集流器研究
1.3.2 多叶离心式通风机叶轮结构、叶片翼型研究
1.3.3 蜗壳结构及其对内流的研究
1.3.4 电机及其对内流的影响
1.3.5 多叶离心式通风机的噪声与振动研究
1.3.6 多叶风机整机流场的研究
1.4 本文的主要工作
2、吸油烟机集烟器和多叶风机CFD基本理论
2.1 引言
2.2 流动控制方程
2.2.1 惯性坐标系中的控制方程
2.2.2 旋转坐标系中的控制方程
2.3 湍流模型的介绍和选择
2.3.1 直接数值模拟(DNS)
2.3.2 Reynolds平均法
2.3.3 大涡模拟(LES)
2.3.4 本文的湍流模型选择
2.4 离散方法
2.5 有限体积法所使用的网格
2.6 离散格式的选用
2.7 SIMPLE算法的基本思想
2.8 在近壁区使用κ-ε模型的问题及对策
2.9 小结
3、集烟器设计及变参数流场数值模拟
3.1 集烟器原始模型的结构设计及变参数的数值模拟
3.1.1 集烟器的原型设计
3.1.2 集烟器原型固定结构参数确定及可变参数的初步确定
3.1.3 集烟器原型数值模拟
3.1.4 集烟器原型流场流场可视化分析
3.1.5 集烟器原型L1=300mm，L2=150mm的流动分析
3.1.6 流量和压力损失的计算
3.1.7 集烟器原型改变L1和L2的数值模拟比较
3.2 集烟器改进模型的结构设计及变参数的数值模拟
3.2.1 集烟器改进型的结构参数
3.2.2 十种模型流量和压力损失的计算和对比
3.2.3 改进模型中d=0mm，θ=45°的流场可视化
3.2.4 改进模型中d=0mm，θ=45°的流场分析
4、吸油烟机多叶离心式通风机的变工况的数值模拟
4.1 多叶离心式通风机的数值模拟过程
4.2 多叶离心式通风机的结构参数及Pro/e造型
4.3 多叶离心式通风机数值模拟的工况
4.4 多叶离心式通风机的网格生成
4.4.1 选择合理的网格类型
4.4.2 控制网格质量
4.4.3 多叶离心式通风机的网格
4.5 多叶离心式通风机的数值模拟设置
4.5.1 湍流模型的选用和比较
4.5.2 计算所采用的算法
4.5.3 静止和旋转区域模型的处理
4.5.4 边界条件的设置
4.5.5 计算过程中所采用的收敛判定
5、计算结果分析
5.1 不同湍流模型计算精度的比较
5.1.1 不同湍流模型计算结果分析
5.1.2 误差原因分析
5.2 模型1工况5的计算结果分析
5.2.1 子午面的压力和速度分布
5.2.2 不同位置回转面压力和速度分布
5.2.3 叶轮进出口速度分布
5.2.4 叶轮内部的流动分析
5.2.5 蜗壳不同截面上的压力速度分布
5.2.6 流场中流线显示
5.3 模型1的不同工况数值模拟的流场分析
5.3.1 模型1三种不同工况子午面的流场分析
5.3.2 模型1五种工况中心回转面的流动分析
5.3.3 模型1叶轮内部流动在不同流量下压力速度分布
5.3.4 模型1蜗壳内部二次涡在不同流量下的发展
5.5 本章小结
6、总结与展望
参考文献
硕士期间发表的论文
本文编号：3817677
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3817677.html