[发明专利]一种厨师操作对抽油烟机油烟捕集效率影响的评价方法

说明书

本发明公开了一种厨师操作对抽油烟机油烟捕集效率影响的评价方法，步骤(1)、建立厨房模型；步骤(2)、进行人为扰动源引入模拟计算；步骤(3)、得到动量源轨迹方程以及自定义动量源项方程、构建自定义函数UDF；步骤(4)、将厨房模型算例导入Fluent中，加载自定义函数UDF，初始化边界并对流场进行计算；步骤(5)、模拟流场收敛后，加载DPM颗粒物模型，建立两相流油烟粒子模型，对人为扰动下的室内流场、污染物浓度场进行仿真数值模拟；步骤(6)、统计颗粒物的计算结果，计算油烟颗粒的捕集效率；步骤(7)、求解特定瞬时态流场中油烟颗粒的空间分布。本发明所得到的模拟结果更真实可靠，并且能够得到直观精确的人为扰动影响程度评价结果。

技术领域

本发明涉及计算流体动力学(CFD)的数值模拟技术领域，特别涉及一种基于CFD的评价人为扰动对油烟捕集效果影响的方法。

背景技术

近年来室内空气质量引起了广泛的关注，特别是油烟污染对厨房内工作人员的健康、舒适性、生产力的影响，一个炎热且不舒适的厨房环境会导致生产力的下降和烹饪者的懒怠。油烟中的污染物会对人体健康产生不良影响，食用油产生的烟雾具有遗传毒性，严重的增加致癌风险。因此，随着人们生活水平的提高，人们对厨房空气品质的要求也越来越高，对油烟机的排烟效果也提出了更高的要求。

油烟机在使用过程中，风量是油烟机排烟效果重要的性能指标，通过提高油烟机的风量可以有效地降低室内的污染物浓度。但是，油烟机的风量越大，随之产生的噪声问题也越严重，过大时还可能抽走氧气对火苗产生一定的影响。油烟机的使用对于人体的影响不仅表现在人体舒适度方面，更重要的是安全系数的考量。然而，操作者在烹饪过程中的扰动如搅拌、翻炒等都是不可忽略的，特别是一般油烟污染大时，操作者的扰动通常更大，即人为的扰动反过来也会对油烟机的使用效果造成影响。由于扰动一般发生在锅口处，因此对油烟后续的扩散方向影响很大，使热气流更加紊乱且难以收集，研究表明空气中的颗粒物浓度与人为扰动密切相关，人员的活动对室内气流和污染物的扩散、分布都会产生较大的影响。尽管如此，在已有的对室内空气质量的研究评价中大部分都是在“室内环境视为静态”的假设下进行的，研究结果参考价值不高。

目前，运用添加动量源项的方法建立人体扰动模型，采用CFD数值模拟的研究方法处于起步阶段，且油烟捕集模拟中鲜少考虑烹饪工作者的扰动影响，在现实生活中，厨房内的人员通常处于活动状态，不考虑操作者的扰动是理想化、不符合实际的。因此，在现有基础上引入烹饪过程中的人体扰动，评价人为扰动对油烟捕集效果的影响有着重要的意义。

发明内容

为了填补在油烟机捕集效果模拟中引入人的扰动的空白，解决以往研究中存在的使用条件与实际情况存在差异的问题，探讨扰动体附近的流动对厨房室内空间内气流和污染物扩散的影响，本发明提供了一种厨师操作对抽油烟机油烟捕集效率影响的评价方法，基于CFD数值模拟技术进行人为扰动对油烟收集效果影响的评价，实现了以量化方式直观精确地评价人为扰动的影响程度。

本发明的一种厨师操作对抽油烟机油烟捕集效率影响的评价方法，具体包括以下步骤：

步骤1、利用静态网格类型划分网格的方法，建立厨房模型；

步骤2、进行人为扰动源引入模拟计算：将人为扰动的方式分为垂直极限扰动和水平极限扰动两种，并取3种不同的搅拌速度、分别对应的模拟搅拌周期为0.667-2s进行扰动对流场作用轨迹的采样；

步骤3、以动量源代替扰动对流场的作用，得到动量源轨迹方程：

所述垂直极限扰动模式中的轨迹方程为：

其中，A为搅拌旋转的半径，w为搅拌角速度，为初相位，x₁为垂直搅拌动作中x轴方向的起始坐标，y₁为垂直搅拌动作中y轴方向的起始坐标；

所述水平极限扰动模式的轨迹方程为：