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摘要：伴随国民经济水平的不断提升，人民生活质量也在呈现出升高的形势。生活中，对洗碗机的应用质量具有了更高的要求标准，喷淋结构是洗碗机中重要的构成部分，其设计情况是否科学合理，结构是否具有规范化，均能够对于洗碗机的应用效果产生重要的影响。本文对于洗碗机喷淋结构优化设计内容进行详尽的探讨，提供给实践工作有价值的参考。
关键词：洗碗机；喷淋系统；结构优化；设计策略
优化设计的基础就是严格的遵循最优化理论，采取的工具就是计算机，通过依照追求的性能目标形成目标函数，于达到给定约束环境状态中时，在诸多的设计方案内找到最佳的设计方案。优化设计需要满足相关的设计标准，对于被分析模型参数展开自动化的修正，达到预期设计目标。下面从优化设计相关内容着手，分析某商用洗碗机喷淋结构流场的残差曲线图、压力分布以及速度云图等，找到设计的喷淋结构中弊端问题并制定科学的优化策略，验证改进之后的结构情况，最终达到最佳的优化成效。
一、洗碗机喷淋结构优化设计概况
实施优化设计洗碗机喷淋结构时，先要处理好的问题就是，怎样把工程实际问题朝着数学模型方向进行转换。所以要考虑的方面就是，明确设计变量的内容，了解到设计变量能不能产生约束情况，以及此问题最终所追求的结果。总而言之，优化设计期间，应该对于目标函数（设计目标）进行明确。其中，优化设计的基本要素主要有三个，即设计变量、目标函数、约束条件。
首先，设计变量。在设计期间，设计变量为一种需要进行调整的独立参数，也就是固定的、预先提供的参数。设计变量数目就是优化问题的维数，其能够对于设计自由程度进行表征。如果具有越多的设计变量，那么就会产生更大的设计自由度，相应的就会提升更多的能够选择的方案，产生灵活多样化的设计思路。但是，不可避免的就是，会出现更大的困难度，并且形成较为复杂性的求解。设计变量具有两种类型，一种是连续变量，另一种就是离散变量。通常连续变量的应用范围更广泛，被很多产品设计变量所采取，另外诸如齿轮的模数以及轴承的内径和弹簧的螺距等产品设计变量，会应用到离散型设计变量。离散型设计变量广泛做法为优化期间，先把离散型设计变量看作为连续变量的方式展开解决，在完成了优化过程以后，于最邻近最优点的部位，实施对比同其邻近离散点的目标值，最终对于最优离散点展开科學的明确。
其次，目标函数。目标函数的另一种称法就是评价函数，能够对于设计方案是否具有达标标准进行客观的评价，同时体现出设计人员对于某产品所追求的最优指标的设计思路以及目的。目标函数可以对于所设计某项关键性的特点进行表征，常见的就是可以体现出产品的承载能力、体积、成本、产量以刚度等等。进行优化设计时，应该经优选设计变量，推动目标函数处在最佳值状态中。目标函数同设计变量双方是存在函数关系的，尽管不属于一一对应的关联性，但是如果为已知的一组设计变量，其在设计空间中是能够对目标函数的值和设计点展开唯一的明确的。按照设计特征数量情况的不同，能够划分目标函数为两类，即一类是单目标函数，另一类就是多目标函数。对于前者而言，仅能够将产品设计内的某一项指标进行表示，所以存在较为显著的局限性以及片面化特点，鉴于此种情况，优化设计期间更多的实施多目标函数的优化设计。另外，如果具有越多的设计指标，那么就会获得到更好的综合设计效果，同时相应的也会给求解任务造成一定的困难度。
最后，约束条件。设计变量改变情况能够影响到目标函数的取值结果，设计变量的改变并非随意性的变化，很多实际性问题设计，通常是需要达到相关条件的标准的。部分条件共同产生设计变量取值的限制，继而形成约束函数或者约束条件。遵循不同的设计变量取值中产生的限制形式，可以将约束条件划分成两种形式，一种为直接限制的显约束，与之相反的另一种就是间接限制的隐约束。
总而言之，洗碗机喷淋结构的优化设计，能够对于拓扑优化、尺寸优化以及形貌优化、自由形状优化等等进行提供，在产品开发的诸多环节均能涉及到这些方法。拓扑、形貌、自由尺寸优化，建立在概念设计理念基础上，结果设计参数能够对设计者进行反馈，提出科学的调整以及修改方案。设计人员经对于方案进行不断的研究和整改，进行细致的优化形状、尺寸等等指标，最终产生最理想的设计方案，而且可以进一步的实施仿真，如下图1所示。
二、洗碗机喷淋结构的具体优化设计探究
为了更加真实客观的体现出洗碗机喷淋结构优化设计的内容，本文选择某商用洗碗机喷淋结构流场的残差曲线图、压力分布、速度云图等展开分析，将其存在的弊端问题进行改正，进而得到最佳的优化成效。
（一）洗碗机喷淋结构设计缺陷分析
实施仿真分析洗碗机的清洗系统，以流体动力学软件Fluent展开仿真，得到水流速度矢量图。观察结果显示，伴随增加单管中出口使得水流在管道内部充满，而且最邻近于水流出口的位置，就是具有最大水流速度的部位。因水流向是从右边流通，很明显的观察到水流是呈现出集中偏向左边的状态。这种情况下，就会引发一些碗盘不在清洗的范围内，不能彻底的被清洗干净，因此属于此商用洗碗机不具备良好的清洗净度的因素。
（二）洗碗机喷淋结构优化设计思路
在喷淋式洗碗技术中，洗碗机为经电机驱动水泵的方式，让洗涤水通过相应的压力，在喷臂部位流出，而且喷射水流能够冲击到碗碟的表面部位。洗碗机专门的洗涤剂可以发挥出碗碟表面油污的化学去污功效，同时伴有热水的浸泡和软化效果，多方作用的共同施展，帮助分解以及脱落碗碟表面油污跟残渍，最终产生良好的清洁餐具。所以，洗净能力密切的关联于冲洗的时间、出水口水流角度以及能量水量几项指标。进行优化设计此商用洗碗机清漂洗系统的重要目标就是，最大限度的实现低能耗，并且具有安全可靠性，对喷水系统结构加以改善，改变出口大小以及角度和管口的大小等指标，实现其具备更好的洗净度，同时干净卫生，应用便捷。例如，优化之后的下喷臂以及中喷臂结构如下图2所示。
（三）洗碗机喷淋结构优化设计过程
综合考虑以上的各种情况，对于此清洗管道开口角度部位展开优化设计，经对于清洗管道开口的角度进行科学的改变，达到处理好出水偏移情况。将单管上面各出口倾斜角度实施调整设计，即分别是按照0°、5°、10°、15°、20°、25°的角度设计。观察仿真结果显示，良好的避免水流集中偏移弊端问题。但是不可避免的产生了开口角度偏大的现象，导致临近右侧部位水柱产生右偏移问题，所以需要合理的调整出口角度。在重新的调整出口角度以后，采取0°、10°、12.5°、15°、17.5°、20°的方式。观察速度矢量图结果显示，达到了理想的成效，完全满足实际水流垂直喷射标准需求。
通过进行比较分析，在没有优化清洗结构之前，水流喷射是在左边进行集中，给全面的清洗造成严重的影响，同时对于清洗的部位也会造成不彻底的情况。但是经过结构优化之后，对于左偏的现象进行针对性的纠正，又出现部分喷口喷射出来的水偏右情况，未获得预期目标。经综合性的考虑，最终建立在前者的基础上进行出口角度的科学优化，最终从整体上达到最佳的结构，此结构能够使得水流相对均匀的并且垂直的喷出，达到最好的喷淋成效。总而言之，除了以上的优化优势之外，喷淋系统价值还包括诸多的方面，如下表1所统计内容。
结语：
洗碗机的结构优化设计方面较多，应该重视的问题就是，必须要建立在仿真分析基础上实施，并且不能仅单凭单一的参数进行优化设计，需要全面考量。另外，采取仿真软件可以推动高质高效的实现优化设计工作。
参考文献：
[1]喻永康，何雪明.洗碗机喷淋结构的优化设计研究[J].湖南工业职业技术学院学报，2012（05）：10-11.
[2]林传峰.舰用高速自动洗盘机的机械系统设计[D].东华大学，2015.
[3]喻永康，何雪明.基于CFD商用洗碗机清洗结构的优化设计研究[J].机械研究与应用，2013（02）：130-131+134.
[4]叶利超.水流式洗碗机的结构设计及系统优化[D].武汉理工大学，2012.
关键词：洗碗机；喷淋系统；结构优化；设计策略
优化设计的基础就是严格的遵循最优化理论，采取的工具就是计算机，通过依照追求的性能目标形成目标函数，于达到给定约束环境状态中时，在诸多的设计方案内找到最佳的设计方案。优化设计需要满足相关的设计标准，对于被分析模型参数展开自动化的修正，达到预期设计目标。下面从优化设计相关内容着手，分析某商用洗碗机喷淋结构流场的残差曲线图、压力分布以及速度云图等，找到设计的喷淋结构中弊端问题并制定科学的优化策略，验证改进之后的结构情况，最终达到最佳的优化成效。
一、洗碗机喷淋结构优化设计概况
实施优化设计洗碗机喷淋结构时，先要处理好的问题就是，怎样把工程实际问题朝着数学模型方向进行转换。所以要考虑的方面就是，明确设计变量的内容，了解到设计变量能不能产生约束情况，以及此问题最终所追求的结果。总而言之，优化设计期间，应该对于目标函数（设计目标）进行明确。其中，优化设计的基本要素主要有三个，即设计变量、目标函数、约束条件。
首先，设计变量。在设计期间，设计变量为一种需要进行调整的独立参数，也就是固定的、预先提供的参数。设计变量数目就是优化问题的维数，其能够对于设计自由程度进行表征。如果具有越多的设计变量，那么就会产生更大的设计自由度，相应的就会提升更多的能够选择的方案，产生灵活多样化的设计思路。但是，不可避免的就是，会出现更大的困难度，并且形成较为复杂性的求解。设计变量具有两种类型，一种是连续变量，另一种就是离散变量。通常连续变量的应用范围更广泛，被很多产品设计变量所采取，另外诸如齿轮的模数以及轴承的内径和弹簧的螺距等产品设计变量，会应用到离散型设计变量。离散型设计变量广泛做法为优化期间，先把离散型设计变量看作为连续变量的方式展开解决，在完成了优化过程以后，于最邻近最优点的部位，实施对比同其邻近离散点的目标值，最终对于最优离散点展开科學的明确。
其次，目标函数。目标函数的另一种称法就是评价函数，能够对于设计方案是否具有达标标准进行客观的评价，同时体现出设计人员对于某产品所追求的最优指标的设计思路以及目的。目标函数可以对于所设计某项关键性的特点进行表征，常见的就是可以体现出产品的承载能力、体积、成本、产量以刚度等等。进行优化设计时，应该经优选设计变量，推动目标函数处在最佳值状态中。目标函数同设计变量双方是存在函数关系的，尽管不属于一一对应的关联性，但是如果为已知的一组设计变量，其在设计空间中是能够对目标函数的值和设计点展开唯一的明确的。按照设计特征数量情况的不同，能够划分目标函数为两类，即一类是单目标函数，另一类就是多目标函数。对于前者而言，仅能够将产品设计内的某一项指标进行表示，所以存在较为显著的局限性以及片面化特点，鉴于此种情况，优化设计期间更多的实施多目标函数的优化设计。另外，如果具有越多的设计指标，那么就会获得到更好的综合设计效果，同时相应的也会给求解任务造成一定的困难度。
最后，约束条件。设计变量改变情况能够影响到目标函数的取值结果，设计变量的改变并非随意性的变化，很多实际性问题设计，通常是需要达到相关条件的标准的。部分条件共同产生设计变量取值的限制，继而形成约束函数或者约束条件。遵循不同的设计变量取值中产生的限制形式，可以将约束条件划分成两种形式，一种为直接限制的显约束，与之相反的另一种就是间接限制的隐约束。
总而言之，洗碗机喷淋结构的优化设计，能够对于拓扑优化、尺寸优化以及形貌优化、自由形状优化等等进行提供，在产品开发的诸多环节均能涉及到这些方法。拓扑、形貌、自由尺寸优化，建立在概念设计理念基础上，结果设计参数能够对设计者进行反馈，提出科学的调整以及修改方案。设计人员经对于方案进行不断的研究和整改，进行细致的优化形状、尺寸等等指标，最终产生最理想的设计方案，而且可以进一步的实施仿真，如下图1所示。
二、洗碗机喷淋结构的具体优化设计探究
为了更加真实客观的体现出洗碗机喷淋结构优化设计的内容，本文选择某商用洗碗机喷淋结构流场的残差曲线图、压力分布、速度云图等展开分析，将其存在的弊端问题进行改正，进而得到最佳的优化成效。
（一）洗碗机喷淋结构设计缺陷分析
实施仿真分析洗碗机的清洗系统，以流体动力学软件Fluent展开仿真，得到水流速度矢量图。观察结果显示，伴随增加单管中出口使得水流在管道内部充满，而且最邻近于水流出口的位置，就是具有最大水流速度的部位。因水流向是从右边流通，很明显的观察到水流是呈现出集中偏向左边的状态。这种情况下，就会引发一些碗盘不在清洗的范围内，不能彻底的被清洗干净，因此属于此商用洗碗机不具备良好的清洗净度的因素。
（二）洗碗机喷淋结构优化设计思路
在喷淋式洗碗技术中，洗碗机为经电机驱动水泵的方式，让洗涤水通过相应的压力，在喷臂部位流出，而且喷射水流能够冲击到碗碟的表面部位。洗碗机专门的洗涤剂可以发挥出碗碟表面油污的化学去污功效，同时伴有热水的浸泡和软化效果，多方作用的共同施展，帮助分解以及脱落碗碟表面油污跟残渍，最终产生良好的清洁餐具。所以，洗净能力密切的关联于冲洗的时间、出水口水流角度以及能量水量几项指标。进行优化设计此商用洗碗机清漂洗系统的重要目标就是，最大限度的实现低能耗，并且具有安全可靠性，对喷水系统结构加以改善，改变出口大小以及角度和管口的大小等指标，实现其具备更好的洗净度，同时干净卫生，应用便捷。例如，优化之后的下喷臂以及中喷臂结构如下图2所示。
（三）洗碗机喷淋结构优化设计过程
综合考虑以上的各种情况，对于此清洗管道开口角度部位展开优化设计，经对于清洗管道开口的角度进行科学的改变，达到处理好出水偏移情况。将单管上面各出口倾斜角度实施调整设计，即分别是按照0°、5°、10°、15°、20°、25°的角度设计。观察仿真结果显示，良好的避免水流集中偏移弊端问题。但是不可避免的产生了开口角度偏大的现象，导致临近右侧部位水柱产生右偏移问题，所以需要合理的调整出口角度。在重新的调整出口角度以后，采取0°、10°、12.5°、15°、17.5°、20°的方式。观察速度矢量图结果显示，达到了理想的成效，完全满足实际水流垂直喷射标准需求。
通过进行比较分析，在没有优化清洗结构之前，水流喷射是在左边进行集中，给全面的清洗造成严重的影响，同时对于清洗的部位也会造成不彻底的情况。但是经过结构优化之后，对于左偏的现象进行针对性的纠正，又出现部分喷口喷射出来的水偏右情况，未获得预期目标。经综合性的考虑，最终建立在前者的基础上进行出口角度的科学优化，最终从整体上达到最佳的结构，此结构能够使得水流相对均匀的并且垂直的喷出，达到最好的喷淋成效。总而言之，除了以上的优化优势之外，喷淋系统价值还包括诸多的方面，如下表1所统计内容。
结语：
洗碗机的结构优化设计方面较多，应该重视的问题就是，必须要建立在仿真分析基础上实施，并且不能仅单凭单一的参数进行优化设计，需要全面考量。另外，采取仿真软件可以推动高质高效的实现优化设计工作。
参考文献：
[1]喻永康，何雪明.洗碗机喷淋结构的优化设计研究[J].湖南工业职业技术学院学报，2012（05）：10-11.
[2]林传峰.舰用高速自动洗盘机的机械系统设计[D].东华大学，2015.
[3]喻永康，何雪明.基于CFD商用洗碗机清洗结构的优化设计研究[J].机械研究与应用，2013（02）：130-131+134.
[4]叶利超.水流式洗碗机的结构设计及系统优化[D].武汉理工大学，2012.