烹饪过程中产生的油烟污染物对人体健康的危害显著,高效排出油烟污染物十分重要。集成灶旨在通过燃气灶和排烟机合理的集成,协同优化排烟、热效率等重要评价指标。研究集成灶油烟生成扩散变化规律与燃烧传热特性,是优化集成灶吸烟性能和热效率的关键。本文首先构建了集成灶的油烟扩散特性实验及仿真分析方法,利用图像处理的灰度法对集成灶油烟扩散过程图像进行处理,分析了集成灶油烟生成扩散特征和流动规律,并明确了炸起区、升腾区和消散区等油烟空间分布区域及高效吸烟区的位置范围。基于线性回归分析,建立了油烟图像灰度值的经验数学模型,从而实现油烟浓度的量化分析。仿真结果表明吸烟口区域的油烟浓度主要集中在0.3～0.6 m区域范围。然后,根据对油烟扩散规律的分析,搭建集成灶油烟浓度测试及吸烟仿真分析平台,在高效吸烟区位置范围内,研究了油烟出口压力和中隔板结构对集成灶吸烟性能的影响,并设计制作了一款吸烟口处带有中心面板的集成灶样机。基于实验和仿真分析,在原始样机的基础上,研究了中心面板宽度和吸烟口的侧边位置参数对吸烟性能的影响,设计了一种倒锥形的中心面板结构,完成了样机迭代,实现了空间油烟浓度降低约39%,吸烟性能显著提升。最后,依据国家标准搭建了燃气灶热效率测试平台,构建了燃烧仿真分析方法。基于热平衡分析,计算了燃气灶燃烧传热过程中的各项热损失,发现减少排烟损失是优化燃气灶热效率的重要途径,并设计了一种半封闭式双层中空的锅支架结构,能够提高燃烧器热效率约5个百分点。为实现集成灶热效率与吸烟性能的协同优化,基于吸烟区中隔板结构对集成灶热效率进行了研究,通过对吸烟口处压力场进行分析,提出了最优中隔板设计的格栅宽度应在6～10 mm,格栅分布应为等间距。