CN112228400A - 蜗壳型线的构建方法、蜗壳、风道结构和吸油烟机 - Google Patents

蜗壳型线的构建方法、蜗壳、风道结构和吸油烟机 Download PDF

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CN112228400A
CN112228400A CN202011212991.1A CN202011212991A CN112228400A CN 112228400 A CN112228400 A CN 112228400A CN 202011212991 A CN202011212991 A CN 202011212991A CN 112228400 A CN112228400 A CN 112228400A
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李智宝
于巍巍
温俊生
周海昕
余国成
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Abstract

本发明提供了一种蜗壳型线的构建方法、蜗壳、风道结构和吸油烟机，涉及蜗壳设计技术领域，包括：以叶轮的圆心O为圆点，以起始射线为起点，通过方程
Figure DDA0002757237970000011
确定蜗壳曲线S2；式中，R2为叶轮的半径；b2为叶轮的叶片出口宽度；B为蜗壳厚度；α为叶道出口后气流角；
Figure DDA0002757237970000013
为蜗壳曲线S2上的点与圆心O的连线与起始射线之间的夹角，且
Figure DDA0002757237970000012
a0、a1、b1、ω为修正调节常数项，且‑10≤a0≤10，‑10≤a1≤10，a1≥a0，20≤b1≤25，0.2≤ω≤0.5。本发明提供的方程对蜗壳曲线的形状进行局部控制，使曲线光滑过渡性，蜗壳曲线比原始结构外扩，流动通道变大，减小阻力，降低气动噪声。

Description

蜗壳型线的构建方法、蜗壳、风道结构和吸油烟机
技术领域
本发明涉及蜗壳设计技术领域，尤其是涉及一种蜗壳型线的构建方法、蜗壳、风道结构和吸油烟机。
背景技术
家用吸油烟机的风道***主要由蜗壳组件、叶轮、电机组件和止回阀部件构成，而蜗壳和止回阀提供气体的流动通道，蜗壳型线的合理设计，对提高风机的气动性能和噪声性能有着不可忽略的作用。
蜗壳的作用是将离开叶轮的气体导向蜗壳出口，并将部分动压转变为静压。蜗壳内的流动十分复杂，气体沿着蜗壳流动的同时，不断有气体从叶轮进入蜗壳，即气体一面流动一面混合，此外，叶轮出口气流的不均匀性和气体粘性的影响使蜗壳内更加复杂，蜗壳型线的设计直接关系到蜗壳内流动损失，如蜗壳型线设计不合理还对前面叶轮的气动性能有反影响。
蜗壳型线设计多采用常规的对数螺旋线或等环量设计方法，工程上为了设计的方便，采用四段圆弧绘制蜗壳型线，其参数的选取往往靠大量的经验积累，绘制过程繁琐。蜗壳出口区域风速小且存在的大尺度涡流与流动死区问题，此区域附近叶片因气流失速造成的流动分离也出现加剧现象，流动通道阻力大，气动噪声大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蜗壳型线的构建方法、蜗壳、风道结构和吸油烟机，以缓解现有蜗壳型线在蜗壳出口区域存在的大尺度涡流与流动死区，流动通道阻力大，气动噪声大的技术问题。
本发明提供的蜗壳型线的构建方法，包括：
以叶轮的圆心O为圆点，以起始射线为起点，通过方程
Figure BDA0002757237950000021
确定蜗壳曲线S2；
式中，R2为叶轮的半径；b2为叶轮的叶片出口宽度；B为蜗壳厚度；α为叶道出口后气流角；
Figure BDA0002757237950000022
为蜗壳曲线S2上的点与圆心O的连线与起始射线之间的夹角，且
Figure BDA0002757237950000023
a0、a1、b1、ω为修正调节常数项，且-10≤a0≤10，-10≤a1≤10，a1≥a0，20≤b1≤25，0.2≤ω≤0.5。
进一步的，包括确定圆心O、确定参考线和起始安放角θ0，并根据参考线和起始安放角θ0确定起始射线；
确定参考线的步骤包括：过圆心O作平行于止回阀圆形出口直线段L1的直线确定。
进一步的，确定第一点P1、第二点P2、第三点P3、第四点P4、第五点P5和第六点P6的位置；
第二点P2为蜗壳曲线S2上的点，其与圆心O的连线与参考线之间的夹角为θ1，且θ0<θ1<90°；
第三点P3为起始射线与蜗壳曲线S2的交点；
通过止回阀圆形出口直线段L1确定第四点P4和第六点P6，且第四点P4和第六点P6连接直线的中点为第五点P5；第五点P5与圆心O之间的连线与参考线之间的夹角为θ2，θ1<θ2<90°；
在第一点P1和第二点P2之间构建蜗舌曲线S1；在第三点P3和第四P4之间构建第一止回阀引导基线S3；在第六点P6和第一点P1之间确定第二止回阀引导基线S4。
进一步的，所述蜗舌曲线S1、第一止回阀引导基线S3和第二止回阀引导基线S4均通过贝塞尔曲线方程确定。
进一步的，所述起始安放角θ0的范围满足：0≤θ0≤45°。
进一步的，所述起始安放角θ0为40°。
进一步的，第二点P2与圆心O之间的连线与所述参考线之间的夹角θ1为78°；
第五点P5与圆心O之间的连线与所述参考线之间的夹角θ2为82°。
本发明提供的蜗壳，包括蜗壳后板、蜗壳前板、蜗壳围板和蜗舌，所述蜗壳围板和所述蜗舌依次连接在所述蜗壳后板和所述蜗壳前板之间；
所述蜗壳围板的内侧壁由蜗壳曲线S2形成，且蜗壳曲线S2由方程
Figure BDA0002757237950000031
确定；
式中，R2为叶轮的半径；b2为叶轮的叶片出口宽度；B为蜗壳厚度；α为叶道出口后气流角；
Figure BDA0002757237950000032
为蜗壳曲线S2上的点与圆心O的连线与起始射线之间的夹角，且
Figure BDA0002757237950000033
a0、a1、b1、ω为修正调节常数项，且-10≤a0≤10，-10≤a1≤10，a1≥a0，20≤b1≤25，0.2≤ω≤0.5。
本发明提供的风道结构，包括止回阀和所述的蜗壳，所述止回阀设置在所述蜗壳的出口处；所述止回阀包括第一止回阀侧板和第二止回阀侧板，所述第一止回阀侧板与所述蜗壳围板远离所述蜗舌的一端连接，所述第二止回阀侧板与所述蜗舌远离所述蜗壳围板的一端连接；
所述第一止回阀侧板的内侧壁由第一止回阀引导基线S3形成，所述第二止回阀侧板的内侧壁由第二止回阀引导基线S4形成，所述蜗舌的内侧壁由蜗舌曲线S1形成；
所述第一止回阀引导基线S3相对于蜗壳曲线S2为朝向所述第二止回阀引导基线S4方向的凹型曲线，所述第二止回阀引导基线S4相对于蜗壳曲线S2为远离所述第一止回阀引导基线S3方向的凸型曲线。
本发明提供的吸油烟机，包括所述的风道结构。
本发明提供的蜗壳型线的构建方法，包括：以叶轮的圆心O为圆点，以起始射线为起点，通过方程
Figure BDA0002757237950000041
确定蜗壳曲线S2；式中，R2为叶轮的半径；b2为叶轮的叶片出口宽度；B为蜗壳厚度；α为叶道出口后气流角；
Figure BDA0002757237950000042
为蜗壳曲线S2上的点与圆心O的连线与起始射线之间的夹角，且
Figure BDA0002757237950000043
a0、a1、b1、ω为修正调节常数项，且-10≤a0≤10，-10≤a1≤10，a1≥a0，20≤b1≤25，0.2≤ω≤0.5。
与现有技术相比，通过本发明提供的蜗壳型线的构建方法中提供的方程对蜗壳曲线S2的形状进行局部控制，可保持曲线光滑过渡性，同时，蜗壳曲线第一象限曲线比原始结构有局部外扩，第二象限曲线比原始结构局部外扩，第四象限曲线比原始结构外扩，气流流动通道变大，减小流动通道阻力，降低气动噪声。
本发明提供的蜗壳，包括蜗壳后板、蜗壳前板、蜗壳围板和蜗舌，所述蜗壳围板和所述蜗舌依次连接在所述蜗壳后板和所述蜗壳前板之间；所述蜗壳围板的内侧壁由蜗壳曲线S2形成，且蜗壳曲线S2由方程
Figure BDA0002757237950000044
确定；式中，R2为叶轮的半径；b2为叶轮的叶片出口宽度；B为蜗壳厚度；α为叶道出口后气流角；
Figure BDA0002757237950000045
为蜗壳曲线S2上的点与圆心O的连线与起始射线之间的夹角，且
Figure BDA0002757237950000046
a0、a1、b1、ω为修正调节常数项，且-10≤a0≤10，-10≤a1≤10，a1≥a0，20≤b1≤25，0.2≤ω≤0.5。
相比于现有结构，能够对蜗壳曲线S2的螺旋线的形状进行局部控制，可保持曲线光滑过渡性，同时，蜗壳曲线S2与原始结构相比局部外扩，气流流动通道变大，减小气体在流动通道内的阻力，从而降低气动噪声。
本发明提供的风道结构，包括止回阀和所述的蜗壳，所述止回阀设置在所述蜗壳的出口处；所述止回阀包括第一止回阀侧板和第二止回阀侧板，所述第一止回阀侧板与所述蜗壳围板远离所述蜗舌的一端连接，所述第二止回阀侧板与所述蜗舌远离所述蜗壳围板的一端连接；所述第一止回阀侧板的内侧壁由第一止回阀引导基线S3形成，所述第二止回阀侧板的内侧壁由第二止回阀引导基线S4形成，所述蜗舌的内侧壁由蜗舌曲线S1形成，所述第一止回阀引导基线S3相对于蜗壳曲线S2为朝向所述第二止回阀引导基线S4方向的凹型曲线，所述第二止回阀引导基线S4相对于蜗壳曲线S2为远离所述第一止回阀引导基线S3方向的凸型曲线。
一方面，使得蜗壳与止回阀连接更加光滑顺畅，减少蜗壳内气流因为曲率突变造成的分离损失，降低漩涡引发的气动噪音；另一方面，第一止回阀引导基线S3相对于蜗壳曲线为凹型，由第一止回阀引导基线S3引导的凹面，可使蜗壳出口气流减速增压，抑制气体过早从蜗壳出口壁面发生流动分离，减小气动噪声；第二止回阀引导基线S4相对于蜗壳曲线为凸型，第二止回阀引导基线S4引导的凸面，起到收拢气流作用。第一止回阀引导基线S3和第二止回阀引导基线S4的共同作用，可使止回阀出口气流分布均匀，解决蜗壳出口区域存在的大尺度涡流与流动死区问题，另外，止回阀高度加高，可使内部气流提前均匀，减少出口乱流、流速分布不均的问题。
本发明提供的吸油烟机，包括所述的风道结构，因此，该吸油烟机也具备所述的风道结构的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的蜗壳型线的构建方法形成的蜗壳型线示意图；
图2为本发明实施例提供的蜗壳型线的构建方法的蜗壳曲线与原始曲线的对比示意图；
图3为本发明实施例提供的侧吸风道的风道结构的结构图；
图4为本发明实施例提供的侧吸风道的风道结构的拆解图；
图5为本发明实施例提供的侧吸风道的风道结构的局部结构图；
图6为本发明实施例提供的风道结构的侧吸风道应用的示意图；
图7为本发明实施例提供的风道结构的薄风道的线型示意图；
图8为本发明实施例提供的薄风道应用的风道结构的结构图；
图9为本发明实施例提供的薄风道应用的风道结构的正视图；
图10为本发明实施例提供的风道结构的薄风道应用的结构图；
图11为本发明实施例提供的风道结构的薄风道应用的正视图；
图12为本发明实施例提供的气体在蜗壳内流动的示意图；
图13为原始结构的蜗壳出口区域场云图；
图14为本发明实施例提供的蜗壳出口区域场云图；
图15为原始结构的风道表面主要噪声源的位置和强度的分布云图；
图16为本发明实施例提供的风道结构表面主要噪声源的位置和强度的分布云图。
图标：100-止回阀；110-第一止回阀侧板；120-第二止回阀侧板；200-蜗壳；210-蜗壳围板；220-蜗舌；230-蜗壳后板；240-蜗壳前板；300-电机；400-叶轮；
S1-蜗舌曲线；S2-蜗壳曲线；S3-第一止回阀引导基线；S4-第二止回阀引导基线；L1-止回阀圆形出口直线段。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图2所示，本发明提供的蜗壳型线的构建方法，包括：以叶轮400的圆心O为圆点，以起始射线为起点，通过方程
Figure BDA0002757237950000071
确定蜗壳曲线S2；式中，R2为叶轮400的半径；b2为叶轮400的叶片出口宽度；B为蜗壳200厚度；α为叶道出口后气流角；
Figure BDA0002757237950000072
为蜗壳曲线上的点与圆心O的连线与起始射线之间的夹角，且
Figure BDA0002757237950000073
a0、a1、b1、ω为修正调节常数项，且-10≤a0≤10，-10≤a1≤10，a1≥a0，20≤b1≤25，0.2≤ω≤0.5。
与现有技术相比，通过本发明提供的蜗壳型线的构建方法中提供的方程对蜗壳曲线的形状进行局部控制，可保持曲线光滑过渡性，同时，蜗壳曲线第一象限曲线比原始结构有局部外扩，第二象限曲线比原始结构局部外扩，第四象限曲线比原始结构外扩，气流流动通道变大，减小流动通道阻力，降低气动噪声。
需要说明的是，如图12所示为气体在蜗壳200内的流动示意图，其中，R2为叶轮半径，即叶道出口半径；c’2为叶道出口速度；c’2u为叶道出口后的周向速度；c’2m为叶道出口中后的径向速度；α为叶道出口后的气流角；叶道出口后气流角α是与叶片参数有关，其取值范围为：0<α<90°，本实施例中，α＝6.2°。
进一步的，包括确定圆心O、确定参考线和起始安放角θ0，并根据参考线和起始安放角θ0确定起始射线；确定参考线的步骤包括：过圆心O作平行于止回阀100圆形出口直线段的直线确定。
具体地，首先确定圆心O，也即叶轮400的轴心，然后，做出参考线，即通过圆心O向左画出与止回阀100的上端面所在平面平行的射线OA，再确定起始安放角度θ0，也即将射线OA顺时针转动角度θ0，从而得到起始射线OB，最后通过修正后的对数螺旋线方程
Figure BDA0002757237950000081
确定蜗壳曲线S2。
进一步的，确定第一点P1、第二点P2、第三点P3、第四点P4、第五点P5和第六点P6的位置；其中，P3点为当
Figure BDA0002757237950000082
为0度时，上述方程得到的R为半径的圆与起始射线OB的交点。P4和P6根据实际使用时止回阀100的安装位置来确定，即通过止回阀100圆形出口直线段确定第四点P4和第六点P6，P5为P4和P6之间直线连线的中点，P2点为蜗舌曲线的起点，可以通过蜗壳曲线的安放角θ1来确定，即将参考线OA顺时针转动θ1后形成射线OC，则射线OC与蜗壳曲线S2的交点即为P2。其中，P1可以人工设定，也可以根据现有技术中的设计方法确定，以使P1和P2之间能够形成内凹的蜗舌曲线S1。
本实施例中，第二点P2为蜗壳曲线上的点，其与圆心O的连线与参考线之间的夹角为θ1，且θ0<θ1<90°；第三点P3为起始射线与蜗壳曲线S2的交点；通过止回阀圆形出口直线段L1确定第四点P4和第六点P6，且第四点P4和第六点P6连接直线的中点为第五点P5；第五点P5与圆心O之间的连线与参考线之间的夹角为θ2，θ1<θ2<90°。
在第一点P1和第二点P2之间构建蜗舌曲线S1；在第三点P3和第四P4之间构建第一止回阀引导基线S3；在第六点P6和第一点P1之间确定第二止回阀引导基线S4。
优选地，本实施例中，第二点P2与圆心O之间的连线与所述参考线之间的夹角θ1为78°；第五点P5与圆心O之间的连线与所述参考线之间的夹角θ2为82°。
进一步的，起始安放角θ0的范围满足：0≤θ0≤45°。
优选地，起始安放角θ0为40°。
进一步的，蜗舌曲线S1、第一止回阀引导基线S3和第二止回阀引导基线S4均通过贝塞尔曲线方程确定。
具体地，P1～P2段为蜗舌曲线S1，其为贝塞尔曲线，P2～P3为基于对数螺旋线的蜗壳曲线S2，P3～P4为基于贝塞尔曲线的第一止回阀引导基线S3，P4～P6为止回阀圆形出口直线段L1，P6～P1为基于贝塞尔曲线的第二止回阀引导基线S4。
如图2所示，相对原始风道结构，蜗壳200总体的宽度和高度基本相同，改进后的蜗舌220相对于原始蜗舌220进一步向内移动，有助于提高叶轮400出口的气体回流，提高出口静压和风机效率；蜗壳曲线第一象限曲线比原始结构有局部外扩，第二象限曲线比原始结构局部外扩，第四象限曲线比原始结构外扩，气流流动通道变大，减小流动通道阻力，降低气动噪声。
具体地，所述第一止回阀引导基线S3相对于蜗壳曲线为朝向所述第二止回阀引导基线S4方向的凹型曲线，所述第二止回阀引导基线S4相对于蜗壳曲线为远离所述第一止回阀引导基线S3方向的凸型曲线。
如图1所示，点P3～P4为基于贝塞尔曲线的第一止回阀引导基线S3，点P6～P1为基于贝塞尔曲线的第二止回阀引导基线S4，止回阀100出口中点P5距离蜗壳200圆心的偏角为θ2，其角度范围为θ0<θ2<90°，且θ2＞θ1，本例为82°。
对第一止回阀引导基线S3和第二止回阀引导基线S4采用贝塞尔曲线进行过渡，突破圆弧线的几何局限性，要求贝塞尔曲线的阶次数要≥3，因为至少需要三阶贝塞尔曲线(四个控制点)才能生成曲率连续的路径。第一止回阀引导基线S3和第二止回阀引导基线S4采用贝塞尔曲线，一方面使得蜗壳200型线与止回阀100连接更加光滑顺畅，减少蜗壳200内气流因为曲率突变造成的分离损失，降低漩涡引发的气动噪音；另一方面，第一止回阀引导基线S3相对于蜗壳曲线为凹型，由第一止回阀引导基线S3引导的凹面，可使蜗壳200出口气流减速增压，抑制气体过早从蜗壳200出口壁面发生流动分离，减小气动噪声；第二止回阀引导基线S4相对于蜗壳曲线为凸型，第二止回阀引导基线S4引导的凸面，起到收拢气流作用。第一止回阀引导基线S3和第二止回阀引导基线S4的共同作用，可使止回阀100出口气流分布均匀，解决蜗壳200出口区域存在的大尺度涡流与流动死区问题，这一点已通过仿真分析得出。另外，止回阀100高度加高，可使内部气流提前均匀，减少出口乱流、流速分布不均的问题。
如图1至图11所示，本实施例提供的蜗壳，包括蜗壳后板230、蜗壳前板240、蜗壳围板210和蜗舌220，蜗壳围板210和蜗舌220依次连接在蜗壳后板230和蜗壳前板240之间；蜗壳围板210的内侧壁由蜗壳曲线S2形成，且蜗壳曲线S2由方程
Figure BDA0002757237950000101
确定；式中，R2为叶轮400的半径；b2为叶轮400的叶片出口宽度；B为蜗壳厚度；α为叶道出口后气流角；
Figure BDA0002757237950000102
为蜗壳曲线S2上的点与圆心O的连线与起始射线之间的夹角，且
Figure BDA0002757237950000103
a0、a1、b1、ω为修正调节常数项，且-10≤a0≤10，-10≤a1≤10，a1≥a0，20≤b1≤25，0.2≤ω≤0.5。
需要说明的是，蜗舌220和蜗壳围板210可以为分体结构，也可以为一体结构，本实施例中，蜗舌220为内凹的曲面结构，可以采用贝塞尔曲线来形成蜗舌220的内侧壁的蜗舌曲线S1，也可以采用现有技术中蜗舌的设计方法进行设计。
相比于现有结构，本实施例提供的蜗壳200能够对蜗壳曲线S2的螺旋线的形状进行局部控制，可保持曲线光滑过渡性，同时，蜗壳曲线S2与原始结构相比局部外扩，气流流动通道变大，减小气体在流动通道内的阻力，从而降低气动噪声。
本实施例提供的风道结构，包括止回阀100和上述的蜗壳200，止回阀100设置在蜗壳200的出口处；止回阀100包括第一止回阀侧板110和第二止回阀侧板120，第一止回阀侧板110与蜗壳围板210远离蜗舌220的一端连接，第二止回阀侧板120与蜗舌220远离蜗壳围板210的一端连接；第一止回阀侧板110的内侧壁由第一止回阀引导基线S3形成，第二止回阀侧板120的内侧壁由第二止回阀引导基线S4形成，蜗舌220的内侧壁由蜗舌曲线S1形成，第一止回阀引导基线S3相对于蜗壳曲线S2为朝向第二止回阀引导基线S4方向的凹型曲线，第二止回阀引导基线S4相对于蜗壳曲线S2为远离第一止回阀引导基线S3方向的凸型曲线。
实际使用时，一方面，使得蜗壳200与止回阀100连接更加光滑顺畅，减少蜗壳200内气流因为曲率突变造成的分离损失，降低漩涡引发的气动噪音；另一方面，第一止回阀引导基线S3相对于蜗壳曲线S2为凹型，由第一止回阀引导基线S3引导的凹面，可使蜗壳出口气流减速增压，抑制气体过早从蜗壳出口壁面发生流动分离，减小气动噪声；第二止回阀引导基线S4相对于蜗壳曲线S2为凸型，第二止回阀引导基线S4引导的凸面，起到收拢气流作用。第一止回阀引导基线S3和第二止回阀引导基线S4的共同作用，可使止回阀出口气流分布均匀，解决蜗壳出口区域存在的大尺度涡流与流动死区问题，另外，止回阀高度加高，可使内部气流提前均匀，减少出口乱流、流速分布不均的问题。
如图1至图11所示，本发明提供的风道结构，包括止回阀100和蜗壳200；所述止回阀100设置在所述蜗壳200的出口处；所述蜗壳200包括蜗壳后板230、蜗壳前板240、蜗壳围板210和蜗舌220，所述蜗壳围板210和所述蜗舌220依次连接在所述蜗壳后板230和所述蜗壳前板240之间；所述止回阀100包括第一止回阀侧板110和第二止回阀侧板120，所述第一止回阀侧板110与所述蜗壳围板210远离所述蜗舌220的一端连接，所述第二止回阀侧板120与所述蜗舌220远离所述蜗壳围板210的一端连接；
所述第一止回阀侧板110的内侧壁由第一止回阀引导基线S3形成，所述第二止回阀侧板120的内侧壁由第二止回阀引导基线S4形成，所述蜗舌220的内侧壁由蜗舌曲线形成，所述蜗壳围板210的内侧壁由蜗壳曲线形成，且蜗壳曲线由方程
Figure BDA0002757237950000121
确定；式中，R2为叶轮400的半径；b2为叶轮400的叶片出口宽度；B为蜗壳200厚度；α为叶道出口后气流角；
Figure BDA0002757237950000122
为蜗壳曲线上的点与圆心O的连线与起始射线之间的夹角，且
Figure BDA0002757237950000123
a0、a1、b1、ω为修正调节常数项，且-10≤a0≤10，-10≤a1≤10，a1≥a0，20≤b1≤25，0.2≤ω≤0.5。
如图3至图6所示，本实施例提供的在侧吸风道应用的风道结构示意图，具体地，风道结构包括止回阀100和蜗壳200，止回阀100连接在蜗壳200的出口处，其中，蜗壳200包括蜗壳前板240、蜗壳后板230、蜗壳围板210和蜗舌220，蜗壳围板210和蜗舌220连接并设置在蜗壳前板240和蜗壳后板230之间，其侧面均与蜗壳前板240和蜗壳后板230连接，蜗壳围板210的内侧轮廓由蜗壳曲线形成，蜗舌220的内侧轮廓由蜗舌曲线形成，止回阀100包括相对设置的第一止回阀侧板110和第二止回阀侧板120，且第一止回阀侧板110与蜗壳围板210连接，其内侧轮廓由第一止回阀引导基线S3形成，第二止回阀侧板120与蜗舌220连接，其内侧轮廓由第二止回阀引导基线S4形成。
具体地，可以根据上述的蜗壳型线的构建方法确定第一止回阀引导基线S3、蜗壳曲线S2、蜗舌曲线S1和第二止回阀引导基线S4，并得到确定点P1、P2、P3、P4、P5、P6的位置，同时该风道结构中，其中，进一步的，所述起始安放角度θ0的范围满足：0≤θ0≤45°，优选地，本实施例中，起始安放角度θ0为40°。
P2与圆心O之间的连线与参考线之间的夹角为θ1，且θ0<θ1<90°，点P5与圆心O之间的连线与参考线之间的夹角定义为θ2，且θ2满足θ1<θ2<90°。
优选地，本实施例中，点P2与圆心O之间的连线与所述参考线之间的夹角θ1为78°；点P5与圆心O之间的连线与所述参考线之间的夹角θ2为82°。
优选地，蜗舌曲线S1、第一止回阀引导基线S3和第二止回阀引导基线S4均通过贝塞尔曲线方程确定，所述第一止回阀引导基线S3相对于蜗壳曲线为朝向所述第二止回阀引导基线S4方向的凹型曲线，所述第二止回阀引导基线S4相对于蜗壳曲线S2为远离所述第一止回阀引导基线S3方向的凸型曲线。
如图7至图11所示，为本实施例提供的在薄风道应用的风道结构示意图，具体结构和上述的侧吸风道应用的风道结构类似，其中，图7为该风道结构的型线图，其中，θ0为37°，θ1为72°，θ2为75°。图8及图9为风道结构图，图10及图11为应用该风道结构的烟机的结构图。
本发明提供的吸油烟机，包括所述的风道结构，还包括电机300和叶轮400，其中，电机300的用于驱动叶轮400转动，电机300的轴与圆心O重合，因此，该吸油烟机也具备上述的风道结构的优点。
本实施例中，如图13至图16所示，侧吸风道应用的风道结构与原始结构的风道结构的仿真分析对比如下：
1)流场对比分析
如图13及图14所示，通过模拟仿真可知。原始结构：出口截面风速小且速度分布不均匀。存在流动死角，存在大面积低速区。靠近蜗舌220下端区域，有大尺度涡流，此处气流存在能量耗散，不仅影响风机效率，也会导致附近叶片因气流失速造成的流动分离加剧现象，增大气动噪声；
改进结构：出口截面风速提高且风速分布均匀，流动死角消除，蜗舌220下端涡流消除，利于降低气动噪声。
2)宽频噪声分析
如图15及图16所示，采用Curle偶极子噪音源模型预测的风道表面主要噪声源的位置和强度的分布云图中可见，Curle宽频噪声源模型可计算流体作用于固体边界上表面压力波动的噪声，原始结构最大表面声强约83dB，改进结构最大表面声强降低至80dB，且分布范围进一步降低。可以推测，改进结构可以降低风道***的气动噪声。
3)试验对比分析(侧吸风道)
整机空气性能和噪音实验测试结果
测试参数 原始整机 改进后整机
最大静压(Ps2nmax)电控板功率365W 1020Pa 1180Pa
最大风量(Qvmax) 18.2m<sup>3</sup>/min 18.3m<sup>3</sup>/min
标准规定7风量时的全压效率(η) 32.1％ 37.2％
强档下实测风机转速 720rpm 620rpm
声功率实测噪声 63.3dB(A) 61.1dB(A)
实验数据表明，改进后的风道，在电控板功率为365W时，最大静压由1020Pa提升到1180Pa，提高160Pa；标准规定风量时全压效率由32.1％提升到37.2％，提高5.1％，强档下实测风机转速由720rpm降低到620rpm，蜗壳200与止回阀100一体式建模的优化风道结构方案可实测整机噪声降低约2.2dB(A)。
综上所述，本发明提供的蜗壳型线的构建方法，与现有技术相比，通过本发明提供的蜗壳型线的构建方法中提供的方程对蜗壳曲线S2的形状进行局部控制，可保持曲线光滑过渡性，同时，蜗壳曲线第一象限曲线比原始结构有局部外扩，第二象限曲线比原始结构局部外扩，第四象限曲线比原始结构外扩，气流流动通道变大，减小流动通道阻力，降低气动噪声。
本发明提供的蜗壳，相比于现有结构，能够对蜗壳曲线S2的螺旋线的形状进行局部控制，可保持曲线光滑过渡性，同时，蜗壳曲线与原始结构相比局部外扩，气流流动通道变大，减小气体在流动通道内的阻力，从而降低气动噪声。
本发明提供的风道结构，一方面，使得蜗壳与止回阀连接更加光滑顺畅，减少蜗壳内气流因为曲率突变造成的分离损失，降低漩涡引发的气动噪音；另一方面，第一止回阀引导基线S3相对于蜗壳曲线为凹型，由第一止回阀引导基线S3引导的凹面，可使蜗壳出口气流减速增压，抑制气体过早从蜗壳出口壁面发生流动分离，减小气动噪声；第二止回阀引导基线S4相对于蜗壳曲线为凸型，第二止回阀引导基线S4引导的凸面，起到收拢气流作用。第一止回阀引导基线S3和第二止回阀引导基线S4的共同作用，可使止回阀出口气流分布均匀，解决蜗壳出口区域存在的大尺度涡流与流动死区问题，另外，止回阀高度加高，可使内部气流提前均匀，减少出口乱流、流速分布不均的问题。
本发明提供的吸油烟机，包括上述的风道结构，因此，该吸油烟机也具备所述的风道结构的优点。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种蜗壳型线的构建方法，其特征在于，包括：
以叶轮(400)的圆心O为圆点，以起始射线为起点，通过方程
Figure FDA0002757237940000011
确定蜗壳曲线S2；
式中，R2为叶轮(400)的半径；b2为叶轮(400)的叶片出口宽度；B为蜗壳厚度；α为叶道出口后气流角；
Figure FDA0002757237940000012
为蜗壳曲线S2上的点与圆心O的连线与起始射线之间的夹角，且
Figure FDA0002757237940000013
a0、a1、b1、ω为修正调节常数项，且-10≤a0≤10，-10≤a1≤10，a1≥a0，20≤b1≤25，0.2≤ω≤0.5。
2.根据权利要求1所述的蜗壳型线的构建方法，其特征在于，确定圆心O、确定参考线和起始安放角θ0，并根据参考线和起始安放角θ0确定起始射线；
确定参考线的步骤包括：过圆心O作平行于止回阀圆形出口直线段L1的直线确定。
3.根据权利要求2所述的蜗壳型线的构建方法，其特征在于，确定第一点P1、第二点P2、第三点P3、第四点P4、第五点P5和第六点P6的位置；
第二点P2为蜗壳曲线S2上的点，其与圆心O的连线与参考线之间的夹角为θ1，且θ0<θ1<90°；
第三点P3为起始射线与蜗壳曲线S2的交点；
通过止回阀圆形出口直线段L1确定第四点P4和第六点P6，且第四点P4和第六点P6连接直线的中点为第五点P5；第五点P5与圆心O之间的连线与参考线之间的夹角为θ2，θ1<θ2<90°；
在第一点P1和第二点P2之间构建蜗舌曲线S1；在第三点P3和第四P4之间构建第一止回阀引导基线S3；在第六点P6和第一点P1之间确定第二止回阀引导基线S4。
4.根据权利要求3所述的蜗壳型线的构建方法，其特征在于，所述蜗舌曲线S1、第一止回阀引导基线S3和第二止回阀引导基线S4均通过贝塞尔曲线方程确定。
5.根据权利要求2-4任一项所述的蜗壳型线的构建方法，其特征在于，所述起始安放角θ0的范围满足：0≤θ0≤45°。
6.根据权利要求5所述的蜗壳型线的构建方法，其特征在于，所述起始安放角θ0为40°。
7.根据权利要求3所述的蜗壳型线的构建方法，其特征在于，第二点P2与圆心O之间的连线与所述参考线之间的夹角θ1为78°；
第五点P5与圆心O之间的连线与所述参考线之间的夹角θ2为82°。
8.一种蜗壳，其特征在于，包括蜗壳后板(230)、蜗壳前板(240)、蜗壳围板(210)和蜗舌(220)，所述蜗壳围板(210)和所述蜗舌(220)依次连接在所述蜗壳后板(230)和所述蜗壳前板(240)之间；
所述蜗壳围板(210)的内侧壁由蜗壳曲线S2形成，且蜗壳曲线S2由方程
Figure FDA0002757237940000021
确定；
式中，R2为叶轮(400)的半径；b2为叶轮(400)的叶片出口宽度；B为蜗壳厚度；α为叶道出口后气流角；
Figure FDA0002757237940000022
为蜗壳曲线S2上的点与圆心O的连线与起始射线之间的夹角，且
Figure FDA0002757237940000023
a0、a1、b1、ω为修正调节常数项，且-10≤a0≤10，-10≤a1≤10，a1≥a0，20≤b1≤25，0.2≤ω≤0.5。
9.一种风道结构，其特征在于，包括止回阀(100)和权利要求8所述的蜗壳(200)，所述止回阀(100)设置在所述蜗壳(200)的出口处；所述止回阀(100)包括第一止回阀侧板(110)和第二止回阀侧板(120)，所述第一止回阀侧板(110)与所述蜗壳围板(210)远离所述蜗舌(220)的一端连接，所述第二止回阀侧板(120)与所述蜗舌(220)远离所述蜗壳围板(210)的一端连接；
所述第一止回阀侧板(110)的内侧壁由第一止回阀引导基线S3形成，所述第二止回阀侧板(120)的内侧壁由第二止回阀引导基线S4形成，所述蜗舌(220)的内侧壁由蜗舌曲线S1形成；
所述第一止回阀引导基线S3相对于蜗壳曲线S2为朝向所述第二止回阀引导基线S4方向的凹型曲线，所述第二止回阀引导基线S4相对于蜗壳曲线S2为远离所述第一止回阀引导基线S3方向的凸型曲线。
10.一种吸油烟机，其特征在于，包括权利要求9所述的风道结构。
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