螺旋加速器降低吸油烟机风机系统噪音的研究
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摘要：突破了吸油烟机的风机直吸方式，采用螺旋增压降噪技术，发明了漏斗形螺旋加速器，提出了油烟引导分流概念，妥善的平衡了吸油烟机的风量与噪音之间的关系，既增大了吸油烟机的风量同时又降低了由此产生的噪音。
吸油烟机的核心部分为风机系统，其主要组成部件为：蜗壳，叶轮，导风圈等；与风机系统相配合的主要部件有风机框，网罩，出风罩，风管等。为在保证风量的前提下降低噪音，不仅需要完全重新设计风机系统，亦要优化与其相配合使用的部件。风机系统对整台吸油烟烟机性能指标起决定性作用，包括风量、风压，噪声、功率、效率、油脂分离度等主要参数。
1.电机 2.叶轮 3.蜗壳 4.风机框 5.网罩 6.集烟腔
1 空气动力学特性
通过3D软件配以有限元（FLUENT）分析，计算得流体在风机系统内部的速度矢量分布图、噪声产生分布图、压力分布图。综合分析得出：风机框的进风口位置是产生噪声源的主要位置之一，并且有很大的改善空间，可以做到高强度的优化；从而创新设计出螺旋加速器，流线形设计，降低风阻的同时优化前后进风的风道，在进风口处使进风更加顺畅并且降低噪声，在对风量没有的影响的前提下明显降低噪音。
螺旋加速器所处位置
为解决进风口位置的噪声问题，可减少进风口位置气体紊流，对流经进风口的气体进行有效引导和加速。
进风对比图
紊流区示意图
拥有螺旋加速器的吸油烟机在进风口处对气流进行双向引导，大量减少气流对蜗壳的直接撞击，降低风阻的同时减少蜗壳下部四周空隙区所产生的紊流区，减少噪音的同时加快进风的速度，提升风压起到加速消音的作用。
2 实验与理论分析
螺旋加速器基本参数
螺旋加速器的主要技术参数包括加速梯度H，前导流角度α1，后导流角度α2。
H：锥形曲面的高度越高，对油烟的引导作用越显著，但是高度太大，其与网罩间的空间就会减小，又会阻碍气流的顺利进入。所以，其高度不能太小也不能太大，需要找到最佳的高度值。根据实际计算高度可选30到110之间，先不考虑导流角对其影响选取α1=α2。
图中Q为风量，Z为噪声，H为加速梯度
由图一中H与Q和H与Z的特性曲线判断，风量变化在50-100之间基本为均匀递减，噪声则经历最低点，在50之前或100之后噪声的曲率很大，可见最佳取值范围为50-100之间，通过表一可得出当H值为70有余量可以调整参数达到要求，所以可在H为70状态下通过设计优化得到理想参数。
参考喷气式飞机的起飞原理，机翼的侧剖面是一个上缘向上拱起，下缘基本平直的形状。所以气流吹过机翼上下表面而且要同时从机翼前端到达后端，从上缘经过的气流速度就要比下缘的快（因为上缘弧度大，弧长较长，就是说距离较远）。按照物理学的伯努利方程：同样是流过某个表面的流体，速度快的对这个表面产生的压强要小。当α1≠α2时，螺旋加速器下面的气流流经前后两段斜面所走的路程就会不同（α角与路程S成反比），流经α1角所走的路程为S1、速度为ν1 ，α2角所走的路程为S2，速度为ν2。由于叶轮的后半部分（也就是α2所处的后半部分内置电机），造成其内部负压区体积变小（被电机占据），若提高后半部分的风速，平衡前后进风比需要提高α2所处的后半部分的流体速度。即得出需要：
单位时间内 t= = ，可见速度与路程成反比，由图中明显可见当K1=0或K2=0时，所得到的S1与S2比之最大。但此时有一面不会产生加速效果，为使前后均产生加速效果应调整前后路程。
其中α1，α2∈（0?，90?）并且其中一个角为小于45?， 为递增函数，实际测得K=168mm，得出：
当H=70时，H1的尺寸为78；
当H=70时，α2∈（25?， 43 ?）?。此时通过改变α2角判定是否有加速效果。
通过表三可基本判断出随角度变化风量与噪声的特性曲线，调整α1及α2的角度起到加快风速提高风量的效果是很明显的，当H=70，角度α2=35 ?此时的风量为最大，噪声为可接受的值，其理论最佳在35 ?附近。
3 螺旋加速原理
根据物理中伯努利方程：同样是流过某个表面的流体，速度快的对这个表面产生的压强要小。可知，在螺旋加速器的前后两个斜面所受的压力并不相同，角度大的斜面路程长流体的速度大但对斜面所产生的压力小，反之则大。根据作用力与反作用的定义可知，前后斜面对流体的的反作用力也不同，根据笔者前面所确定设计参数可知道，α1面产生的反压力N1和
α2面产生的反压力N2的关系为N1
4 结论
理论数参数达到要去后，进行实际发烟实验测试，经测试结果显示此时吸烟效果提升还是很明显的，可见随着H的增高减少了网罩与螺旋加速器之间的截面积，产生的加速效果很明显，所以最终通过优化调整结构取α1=52 ?，α2=37 ?，H=70。此时吸油烟机风量可提高0.2～0.3m3/min，噪音可降低1～1.5Db。