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户外燃气炉是一种在国外非常重要和普及的户外休闲产品，在欧美有着广阔的市场和众多的消费群体。随着改革开发以来国家经济建设和出口贸易的快速发展，户外燃气炉逐渐成为珠三角和长三角很多燃气生产企业的一个重要的出口贸易发展方向。喷嘴是户外燃气炉上的核心部件对其性能起着关键作用。喷嘴的作用是输送所要求的燃气量进入燃烧器，同时将燃气的势能转变成动能，依靠引射作用吸入一定量的空气与燃气混合进入燃烧器进行部分预混式燃烧。由于喷嘴的性能与质量直接影响着户外燃气炉的燃烧点火和燃烧状态，甚至关系着炉具的使用安全。另外一方面，随着对户外燃气炉需求的逐渐加大，如何快速而准确地对喷嘴进行加工，提高劳动生产率也是一个日益凸显的问题。因此对现有户外燃气炉喷嘴的性能与结构的研究与优化是户外燃气炉喷嘴技术发展首先要解决的问题。
本论文就是在这样的背景下，针对一款现有的户外燃气炉喷嘴，站在改进加工工艺性，提高刀具寿命的角度上，提出一种优化内部结构的方案，从而达到降低刀具制造和保养成本（最终体现在产品成本的降低上），并且提高加工效率的目的。本论文的主要研究内容如下：
(1)计算流体力学(CFD)户外燃气炉喷嘴内部流场模拟。利用Solidworks软件根据现有的一款户外燃气炉喷嘴以及后面提出的优化方案建立喷嘴的三维模型，并且通过运算得到喷嘴内部流场的三维模型。接下来用Gambit软件对喷嘴内部流场的三维模型进行网格划分，并把得到的三维网格导入Fluent软件进行计算流体力学模拟分析，求得喷嘴内部流场形态、流场流线及喷嘴出口处燃气的流体参数。
(2)户外燃气炉喷嘴内部结构优化方案设立。通过对喷嘴的功能和作用以及其加工工艺的综合分析，确定其优化方向为把原设计喷嘴内部的三曲面结构优化成两曲面结构。应用最优化方法的思想建立优化问题的数学模型，确定其性能指标、设计变量、目标函数和约束条件。最终形成一个完善的优化方案。这一优化方案能在保证燃气在优化喷嘴出口处（出口截面）流动参数与原设计喷嘴没有显著差异的条件下改善了喷嘴内部型腔的加工工艺，以及加工刀具的制作与维修。
(3)确定优化方案的最优解。通过论证目标函数的连续性并运用介值定理缩小最优解的搜索范围后，运用最优化方法中的进退法对各优化方案进行选择，最终利用其优化喷嘴出口处（出口截面）流动参数与原设计喷嘴没有显著差异作为判定标准确定最佳优化方案为a=30o的优化喷嘴。最终得到的最优解口a=30o优化喷嘴内部流场出口截面上的燃气流体参数与原设计喷嘴相对应参数相比，其显著差异值Sig远远大于其置信度0.01，即差异程度非常低。