清洗在农产品、食品加工中是一个非常重要的环节。目前我国生产的果蔬清洗设备与国外的设备相比仍有很大的差距,开发新型的果蔬清洗机有重要的意义,高效、节能是果蔬清洗设备开发研究的重点方向,因而本文选用涡旋水流清洗方式,设计具有单涡旋和双涡旋清洗方式的果蔬清洗机,采用理论方法与数值分析研究了单、双涡旋水流清洗动力特性,并通过实验研究了涡旋水流清洗果蔬的效果,具体工作内容如下:1.设计并加工了涡旋式水流清洗样机,从理论上对该设备的水流损失与物料受力进行了计算,双涡旋流动时流量损失较小,而单涡旋流动时射流冲击力较大;应用清洗样机进行了初步实验研究,涡旋水流清洗较适用于体积较小些的水果、叶菜类的以及小体积的块茎类的蔬菜。2.采用计算流体力学方法对清洗机模型内单涡旋、双涡旋水流清洗动力特性进行数值研究,采用两相流方法验证边界条件设置的合理性,数值计算结果采用粒子示踪实验方法进行验证,依据结果对影响清洗槽内单、双涡旋水流运动情况的因素进行了分析,包括入口总流量Q、横向射流喷嘴中心平面位置H、纵向射流喷嘴与横向射流喷嘴高度差h、横向射流管与纵向射流管入口流量比R以及夹角?,并对相同条件下的单、双涡旋数值分析结果进行了比较,揭示涡旋式水流清洗机理及其对清洗样机结构和性能的影响。分析结果表明,边界条件设置是合理的,Q和H对槽体内流场分布影响不大,高度差h对形成双涡旋流动有一定影响;而流量比R影响很大,流量比为2时,槽体内形成的涡旋流动较理想;夹角?对槽体内形成双涡旋流动影响较大,夹角较小时形成的双涡旋流动较理想;相同条件下,单涡旋湍流运动较双涡旋流动时强烈,但双涡旋流动分布较好。3.通过实验对涡旋水流清洗果蔬进行了清洗效果的研究,主要以清洗后样品中菌落数为评价指标,对影响单、双涡旋清洗小青菜和樱桃番茄清洗效果的因素进行了响应面实验分析,包括清洗时间、物料量和流量比。结果说明,若使物料更好地形成涡旋流动,则需根据物料特性来选择水流清洗方式;双涡旋水流清洗的效果优于单涡旋清洗;清洗时间影响最明显,清洗时间和物料量的交互作用对清洗小青菜影响显著,而清洗樱桃番茄时,清洗时间和流量比的交互作用影响较大。