家用豆浆机制浆流场分析及腔内结构优化

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家用豆浆机是一种能够制作出多种饮品的厨房家电,如豆浆、米糊、果汁等,其多样化的功能,迎合了不同人的需求而受到青睐。目前,家用豆浆机在厨房家电中已占有很大的比例。家用豆浆机的制浆性能与刀片形状、腔体结构、电机转速等因素有关,因此,很多技术研发者围绕这些因素对豆浆机粉碎腔内结构进行了改进,但仍然不够完善。计算机技术的不断升级更新,使得CFD方法在搅拌器流场中的研究逐渐趋于成熟,一些学者开始将搅拌器研究的理论应用到家用豆浆机流场的研究中。相对于传统的实验方法而言,数值模拟方法耗费小、周期短,而且具有很好的适用性,可为家用豆浆机制浆腔体内相关结构的参数优化提供依据。本文利用Solidworks软件建立了豆浆机的三维简化模型,基于多重参考系方法建立转动流场的控制方程,选用标准k-ε湍流模型实现方程式闭合求解,根据实际工况确立模型的初始条件,对流场进行模拟仿真,从而获得腔内流体的运动规律。针对不同刀片、凸筋结构参数设计正交实验及单因素实验,选择能够反映流场湍动特性的指标,利用FLUENT软件进行了仿真分析,得出最优结构组合方案。通过研究电机转速对流场的影响,对不同转速下流场的速度、湍动能分析发现,电机转速增大使流场中各参数也相应的增大,但考虑转速的增大对刀片的强度、耐久度、电机功率及噪声等因素的影响,需要综合考虑确定较合适的转速。选取一款塑料杯体的家用豆浆机进行了制浆实验,比较不同刀片、凸筋结构下豆浆粒径分布情况,从而验证了数值模拟结果的可靠性,数值模拟方法可为企业技术改进提供一定的指导作用。
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