基于CFD商用洗碗机清洗结构的优化设计研究

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优化设计是指在满足设计要求的前提下，自动修正被分析模型的参数，以达到设计者所期望的目标。

优化设计是以最优化理论为基础，计算机为工具，根据追求的性能 目标建立目标函数，并且在满足给定的各种约束条件下，从多种设计方案中寻求最优设计方案的设计方法♂构优化即为结构综合，其过程可归纳为：假定-分析-搜索-最优设计四个阶段。其中搜索过程是修改并优化的过程，它首先判断设计方案是否达到最优(包括满足各种给定的条件)，如若不是，则按某种规则进行修改，以求逐步达到预定的最优指标。常用的优化设计方法主要有图解法、解析法、准则法、数学规划法、混合法和启发式算法等，这些方法在工程领域得到了广泛的应用。

2 基于CFD洗碗机清洗系统的结构分析CFD技术是 CAE中的-种，主要针对流体进行计算分析 。CFD(Computational Fluid Dynamics)即计算流体动力学是近代流体力学、数值数学和计算机科学结合的产物，是-门具有强大生命力的边缘科学。它以计算机为工具，应用各种离散化数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究 ，以解决各种实际问题 。对国内某公司所提供的商用洗碗机清洗结构进行测绘后的结果分析，流道是除去管道壁面之后所有水流经的部分，应用 UG NX软件三维建模功能进行该洗碗机清洗系统的三维流道建模。把建立好的清洗流道模型导人CFD软件并设置参数之后，就可以仿真出结果。残差图、压力图、温度图、速度矢量图等，如图 1～4所示。

图 1 残差图 图 2 压力图图3 温度图 图4 速度矢量图根据图 1-4的仿真结果，可得出如下结论：收稿日期：2013-02-19作者简介：喻永康(1981-)，男，安徽宿州人 ，讲师，硕士，研究方向：CAD/CAM/CAE。

· 130·检测与控制 2013年第2期(第26卷，总第124期)·机械研究与应用 ·衰减降噪效果较好。

综合分析，在平地机的多路操作阀与安装支架之间增加有效的减振垫以及增加较牢固的液压管夹，可以衰减液压噪声源往驾驶室的传播。

在采取上述噪声控制整治策略并改进实施后，再次进行研究对比测试，如表2所列，测试表明进行多种综合降噪措施后，进入驾驶室到司机耳边的噪声影响达到有效的衰减效果。产品整治后，司机耳边噪声辐射平均降噪 3～4 dB(A)。

表 2 整治改进后的测试效果评估-·。I-l Il·I · ”I -· II -IItIll·。til 。.I Ill。 II 。 l- .I(上接第 131页J数较多，如开口角度、开口大孝喷口数量、上下喷淋管之间的距离等。笔者所做实验是通过改变管道开口角度这-参数获取的优化结果，而没有考虑其它变量，但可得出关于结构优化的重要结论。

(1)运用流体动力学仿真软件不仅可以分析洗碗机清洗结构在设计上存在的缺陷，还可对结构进行优化设计，同时优化设计的效果可通过软件进行验证和分析，可高效地完成优化设计。

(2)流体动力学仿真的结果为结构优化提供依据，优化设计是在仿真分析的基础上进行的。优化设计的过程就是对结构进行重新设计和改良的过程，这个过程需逐步逼近最优方案，不是-步到位的。

(3)结构优化设计所涉及的参数较多，需全面考量之后，选择正确的优化设计方案，优化设计才能达到预期的目标。

对洗碗机的清洗结构运用优化设计理论，进行结构的优化设计，通过优化实现水流的垂直喷淋，并通过 CFD仿真对优化结果进行验证。在实验仿真的基· 134·4 结 语噪声控制在工程机械行业研究已有多年，但由于工程机械品种繁多，不同的产品有不同的整治与控制策略，在降低噪音问题上，需要从技术、经济和效果等方面进行综合考虑，在考虑技术、经济成本可达情况，以最佳效果为评价目标进行的策略最好。显然，不同的产品不同的技术领域对噪音的控制要求是不- 样的，本文结合平地机噪音样本研究提出了-般综合整治与控制测量，有助于提高产品技术竞争力。