[發(fā)明專利]一種吸塵器用離心風(fēng)機(jī)的氣動性能的優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811649550.0
• 申請日: 2018-12-30
• 公開（公告）號: CN109441878A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳永亮;李耀;司海青;田書玲;汪海波;秦子強(qiáng);沈盈盈;宗奕彤;程曉輝;姜乃琪
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F04D29/30
• 分類號: F04D29/30;F04D29/00;A47L5/22
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發(fā)明公開了一種吸塵器用離心風(fēng)機(jī)氣動性能的優(yōu)化方法，根據(jù)吸塵器風(fēng)機(jī)相關(guān)參數(shù)建立準(zhǔn)確的計算模型，計算各個工況下的CFD仿真結(jié)果，并進(jìn)行分析優(yōu)化。本發(fā)明的計算模型更符合實際條件，使得計算結(jié)果更加準(zhǔn)確。風(fēng)機(jī)運行中的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)采用MRF模型進(jìn)行計算，降低了計算成本，縮短了計算時間。針對各個工況進(jìn)行了計算，并將計算結(jié)果與實驗就過進(jìn)行對比，驗證了本發(fā)明方法的可靠性。本發(fā)明的方法可直接服務(wù)于吸塵器風(fēng)機(jī)的性能計算和產(chǎn)品設(shè)計，能降低實驗成本，更高效地獲得優(yōu)化結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及離心風(fēng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種吸塵器用離心風(fēng)機(jī)的氣動性能的優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著社會的發(fā)展和時代的變遷，離心式風(fēng)機(jī)作為各式各樣風(fēng)機(jī)中使用頻次最高的種類，已經(jīng)大量應(yīng)用于生產(chǎn)、工業(yè)以及生活等各個領(lǐng)域。其中，小型離心式風(fēng)機(jī)被廣泛應(yīng)用于家用吸塵器中。但是吸塵器風(fēng)機(jī)一般存在噪聲大、性能低的問題，因此，改進(jìn)吸塵器所使用的小型離心式風(fēng)機(jī)，提高風(fēng)機(jī)的工作效率，對節(jié)約能源和資源配置有著非常重要的意義。

傳統(tǒng)的方法由于受到計算機(jī)軟硬件的限制，風(fēng)機(jī)的設(shè)計與優(yōu)化主要依賴實驗手段進(jìn)行，此方法的弊端在于難以準(zhǔn)確描述風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動近況，以至于優(yōu)化后的風(fēng)機(jī)可靠性差、性價比低，想要得到風(fēng)機(jī)的具體性能需要很長的實驗周期。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種吸塵器用離心風(fēng)機(jī)的氣動性能的優(yōu)化方法，不僅可以揭示風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流動情況，還能對風(fēng)機(jī)進(jìn)行一系列的優(yōu)化處理，可以在很短時間內(nèi)對風(fēng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化處理，并取得好的效果。

一種吸塵器用離心風(fēng)機(jī)的氣動性能的優(yōu)化方法，包括以下步驟：

步驟1，建立離心風(fēng)機(jī)初始模型；

步驟2，生成對應(yīng)的計算網(wǎng)格；

步驟3，根據(jù)實際情況設(shè)置相應(yīng)的邊界條件和計算方法；

步驟4，根據(jù)不同工況設(shè)置不同轉(zhuǎn)速以及對應(yīng)的入口流量，將CFD仿真計算得到的結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，驗證計算方法的可靠性；

步驟5，對風(fēng)機(jī)相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使得離心風(fēng)機(jī)獲得最佳的工作環(huán)境。

作為改進(jìn)的是，步驟1所述風(fēng)機(jī)初始模型包括風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管、葉輪罩、動葉輪、定葉輪、電機(jī)、電機(jī)支架、機(jī)殼、風(fēng)機(jī)出風(fēng)口；所述風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管焊接于葉輪罩的風(fēng)口處，定葉輪和電機(jī)支架通過螺栓貫穿固定在所述機(jī)殼端部的法蘭上，所述葉輪罩安裝在機(jī)殼端部的法蘭邊緣上，所述電機(jī)位于機(jī)殼內(nèi)，懸掛于電機(jī)支架上，電機(jī)軸承穿過電機(jī)支架的中心孔以及定葉輪的中心孔并連接于動葉輪，對電機(jī)進(jìn)行模型簡化，保留外觀特征，取電機(jī)的最大覆蓋表面來表征電機(jī)對流動的影響，所述動葉輪位于葉輪罩與定葉輪之間的空腔中，動葉輪與定葉輪之間設(shè)有用于減小摩擦的墊片。

進(jìn)一步改進(jìn)的是，所述風(fēng)機(jī)長度至少為進(jìn)風(fēng)管（1）入口直徑的3倍，所述風(fēng)機(jī)出風(fēng)口（8）位于機(jī)殼（7）底部，是若干均勻分布的開孔。

作為改進(jìn)的是，步驟2所述網(wǎng)格為自動生成的非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格，并在動葉輪、定葉輪附近流動區(qū)域進(jìn)行局部網(wǎng)格加密；所述網(wǎng)格由Body1、Body2、Body3三個Body生成，所述Body1生成的網(wǎng)格位于風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管，所述Body2生成的網(wǎng)格位于動葉輪內(nèi)部，所述Body3生成的網(wǎng)格位于動葉輪與葉輪罩形成的空腔流域、以及電機(jī)與機(jī)殼形成的空腔流域。

進(jìn)一步改進(jìn)的是，為更好模擬邊界層效應(yīng)，提高正交性，風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管可采用棱柱邊界層網(wǎng)格進(jìn)行劃分。