[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

摘要

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。

主权项

1.一种厨师操作对抽油烟机油烟捕集效率影响的评价方法，其特征在于，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：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，x₂为水平搅拌动作中手臂中心点在x轴方向的起始坐标，y₂为水平搅拌动作中手臂中心点在y轴方向的起始坐标；所述的自定义动量源方程为:S＝ρ·a                             (7)式中，ρ为流体的密度，a为切向加速度；构建自定义函数UDF；步骤(4)、按照CFD模拟的求解步骤依次设置，将模型算例导入Fluent软件中，编译上一步构建的UDF，采用基于压力的SIMPLE算法，开启能量模型，模型方程离散采用压力离散选项，其他变量均采用一阶迎风格式，湍流模型采用k‑ε标准湍流模型进行计算；设置边界条件，人体表面采用定温边界，统一设为304.16k、油烟机排放口设为压力出口、风量为15.2m³/min，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离散相模型模拟油烟颗粒物，即利用拉格朗日法描述颗粒物的运动轨迹：其中，F_D(u‑u_p)为颗粒的单位质量拽力，式中其中，u为流体相速度，μ为流体动力粘度，ρ为流体密度，ρ_p为颗粒密度，d_p为颗粒直径，Re为相对雷诺数，其定义为：步骤(6)、统计颗粒物的计算结果，根据颗粒物停留时间计算油烟颗粒的捕集效率，关于捕集效率的计算，定义计算式如下：一次捕集效率＝(油烟机内部各面上的一次捕集颗粒数之和)/(污染源产生的颗粒数)二次捕集效率＝(油烟机内部各面上的二次捕集颗粒数之和)/(污染源产生的颗粒数)总捕集效率＝(油烟机内部各面上的颗粒总数之和)/(污染源产生的颗粒数)对比无人为扰动和两种不同人为扰动方式下，室内流场的速度分布和油烟捕集效率的变化趋势特征的差异，定量评价人为扰动的影响；步骤(7)、求解特定瞬时态流场中油烟颗粒的空间分布，将整个计算域划分为V_B＝0.3m×0.18m×0.236m的小方块，统计分析计算域中所有颗粒物的空间位置，输出每个小方块内颗粒物的数量，即定义为颗粒物浓度C，单位为个/V_B，进而得出流场中不同区域位置内的颗粒物浓度，以确定不同区域、不同扰动方式受污染物影响的程度。