[发明专利]一种燃气灶具优化设计评价方法及其测试系统

摘要

一种燃气灶具的优化设计评价技术方法，包括如下步骤①典型样本选取；②建立样品三维几何模型；③样品实验测试研究包括a.建立实验系统进行测试、b.基于实验测试数据作为边界条件，进行本样品的仿真模拟；④依据实测数据，对仿真结果进行判断和修正；⑤将已经验证的燃气流动与燃烧模型应用到所有实验样品，进行验证测试和模拟；⑥运用仿真模拟指导设计。该方法所用的测试实验系统由燃气供应部分、燃气具性能测试部分和带有信号转换模块的控制主机组成。本发明无需生产加工出燃气灶具实体就可以快速评价燃气灶具的燃烧工况、热工性能及烟气排放指标，以此提高灶具的设计效率和技术水平。

主权项

一种燃气灶具的优化设计评价技术方法，其特征在于：包括如下步骤：①典型样本选取：针对现有灶具样品的燃烧器，选取典型燃气灶具若干台进行样品分类，每类各两台为一组，得出典型样品库分类数据；②建立样品三维几何模型：a.选择上述典型灶具样品组中的一台，进行硬件分解并测量灶具各主体部分的外形尺寸，建立其几何模型，划分网格；b.利用仿真模拟软件进行实体模拟，得出灶具的进气系统、燃烧器、灶面、锅架、框架的三维几何模型；③样品实验测试研究：依据建立的测试实验系统进行实体样品的试验与测试，得出上述几何模型的初始边界条件；实验验证目标为：灶具燃烧工况、燃烧器附近温度场、灶具燃烧器附近烟气浓度场、灶具的热负荷与热效率；实验变量设置为燃烧器和锅架两部分，包括如下因素：引射器尺寸及其形状、火盖面积、火孔类型、火孔尺寸、火孔排布、火孔间距、锅架高度和锅架位置；样品实验测试研究分两步：a.建立实验系统进行测试：针对选取的典型样品组中的另一台样品进行实验测试，测试项目包括燃烧工况、燃烧区域温度场分布、燃具热负荷和/或热效率、烟气中CO以及NOx浓度场分布；模拟边界条件的输入须与实验测试的边界条件相符合，因此必须测定和计算出燃气流量、燃气压力、燃气温度、一次空气系数、环境温度、室内空气参数(包括温度，湿度，大气压)、锅的大小尺寸、烟气取样器的尺寸位置这一系列边界条件；b.基于实验测试数据作为边界条件，进行本样品的仿真模拟：针对上述典型灶具样品作为基准，基于上述实验测试得到的过程数据和结果，作为本仿真研究的初始条件和边界条件，利用仿真模拟软件进行模拟，得到模拟结果，模拟结果包括燃烧工况、燃烧区域温度场分布、烟气的CO以及NOx浓度场分布、燃气具热负荷和热效率；④依据实测数据，对仿真结果进行判断和修正；⑤将已经验证的燃气流动与燃烧模型应用到所有实验样品，进行验证测试和模拟：将已经验证的燃气流动与燃烧模型，应用到不同火孔类型、火孔尺寸、火孔排布、火孔间距以及不同进气、进风、锅架高度、锅架位置条件下得到不同实验变量的模拟结果；对于单个因素，在合理范围内进行至少m组(m≥5)模拟；⑥基于模型和实测结论，构建灶具燃烧器头部结构设计的仿真软件应用程序，形成测试判断技术和设计评价软件；然后，调整燃气灶具燃烧器的三维几何模型的尺寸和其他设计参数，并利用设计评价软件重新获取所述燃烧工况、温度场分布和所述CO以及NOx浓度场分布，得到一个最佳的燃气灶具燃烧器。