文 韬，董 帅，龚中良，李立君，郑立章，桑孟祥

（中南林业科技大学机电工程学院，长沙 410004）

吹扫式仿生嗅觉检测腔结构设计及流场性能模拟与试验

文 韬，董 帅，龚中良※，李立君，郑立章，桑孟祥

（中南林业科技大学机电工程学院，长沙 410004）

为了优选吹扫式仿生嗅觉检测腔流场结构，提高腔内流体速度分布均匀稳定性，以气体运动微分方程为基础，利用计算流体力学软件Fluent对检测腔内部流场进行了三维数值模拟，得到了设计工况条件下的气体流动特性，提出并分析比较了3种检测腔模型，同时将最优模型的模拟值与试验数据进行了对比分析。计算结果表明，检测腔结构影响腔内气体流速分布，多管道式检测腔在沿管道轴向0.035～0.049 m，气流速度变化存在平滑区，且稳定在0.018～0.268 m/s，能够满足检测工作条件，而线性排列式不存在平滑区，平行排列式平滑区速度范围仅为0.001～0.018 m/s；多管道式检测腔在流速均匀稳定性方面存在优势，气流速度最大偏差比和不均匀系数分别为 0.830 6和 0.292 0；同时，在数值模拟腔内气体置换时间中，3种检测腔经历时间分别为223.4、302.0和213.8 s，多管道式结构的时间数值最小说明气流响应快，工作效率高。多管道式结构模型能有效改善传感器数值检测的一致性，模型试验中传感器灵敏度检测数值标准差范围为0.153 5～0.428 3，变异系数分布在0.030 5～0.082 7。该研究可为仿生嗅觉检测腔结构的流场均匀性设计提供参考。

传感器；仿生；检测；嗅觉；检测腔；模型；数值模拟；性能分析

文 韬，董 帅，龚中良，李……