洗碗機曾是舶來品，遭遇了較長時間的水土不服。但根據奧維云網數據顯示，2021年全年洗碗機市場零售額為99.6億元，同比增長14.4%。在這個過程中，中國企業自強自立，攻克技術難題，推動成果轉化，貢獻了“中國方案”。
攻克“蒸蛋碗”清洗難題
洗碗機雖然是從西方傳到中國，但是由于東西方飲食文化的區別，沿用西方的技術路線，并不能很好地清洗干凈中式餐具。
“為了能夠達到更好的清洗效果，中國人要走自主研發的道路，打造出更好的設計方案。”中國科學院力學研究所實驗室主任郭亮博士表示，在大部分洗碗機品牌還處在純水洗階段時，中國企業率先對洗碗機核心清洗技術進行創新，以高能氣泡洗技術打破洗碗機行業的清洗機理，引領行業進入氣泡洗的時代。
方太研發工程師鄭峰舉例，比如重慶牛油火鍋里的重油污，牛油的熔點較高，容易凝固，需要較高的清洗溫度和力度配合洗滌劑才能清洗干凈。
而對于蒸雞蛋羹來說，一般蒸的溫度在90℃以上，遠超過了雞蛋的凝固點，在該溫度下，雞蛋白和蛋清凝固變性，粘性增加，與餐具表面形成了很強的附著力，特別是蒸蛋與碗交界的一圈，由于相對而言溫度較高、高溫時間長、水分較少，就更難清洗了。
“當前，方太洗碗機的清潔指數已達到1.21，超過國家標準的1.12。為了進一步突破更加全面和極致的‘中式重油污’清洗場景，我們聯合了中國科學院力學研究所持續對洗碗技術進行迭代優化。”鄭峰表示。
研發新一代洗碗技術“高能氣泡洗”
“我們發現潛艇清洗技術能將附著在潛艇表面的極難處理的海洋生物(例如藤壺)剝離清洗，可想而知其清洗能力是非常夸張的，著眼于此，我們對其進行了探究，發現它的核心本質是水+氣的混動清洗。”鄭峰介紹說。
研發人員從中獲得靈感，通過直驅系統為水流定量補氣，形成局部低于0.15kPa的負壓，配合間隙30m/s的高速水流，形成空化射流，速度較普通水流高出20%。除此之外，水流中的高能氣泡炸裂，形成沖擊波式擴散，對碗盤展開2.7倍于純水的沖擊覆蓋。數千億計的剛性空泡爆裂，帶來強大的微射流沖擊力，最高時速可達180m/s，堪比普通手槍子彈出膛的初始速度。
“這項技術屬于首創，我們創造性的將水+氣混動清洗的模式運用到了洗碗機領域，創造出了特有的高能氣泡洗清洗技術，極大地增強了洗碗機的清洗能力。”鄭峰說。
水槽洗碗機最初是使用超聲波對果蔬進行清洗，這是一種用水浸沒被清洗物的清洗方式，假如用于洗碗碟的話，就非常浪費水。于是，研發人員思考如何在噴淋的水中也有這種清洗效果，通過跨領域清洗技術的探究和應用轉化，創造性地把水與氣相結合形成了高能氣泡洗技術，用于碗碟和果蔬的清洗。
從火箭發射器結構中獲得靈感
3月16日，方太集團與中國科學院力學研究所聯合發布新一代洗碗機技術高能氣泡洗暨《氣液混合非定常流管道多參數優化設計與模擬》課題成果，首次將航天工程思想和數字孿生技術，應用于洗碗機噴淋結構及水流系統中。
航天領域是中國科學院力學研究所多年來科研的重點方向，在研發過程中，課題帶頭人郭亮關注到目前火箭全都在應用的拉瓦爾噴管，與洗碗機噴淋臂結構非常相似。
“我們在航天領域經常打交道的是氣體，洗碗機里面是液體，兩者在力學中統稱為‘流體’。所以，我們就想從航天里面找靈感，看看能不能通過航天中已有的技術，嫁接到洗碗機中。”郭亮解釋說，“火箭發動機的拉瓦爾噴管結構如果放到液體中，剛好能夠起到一個促進空化泡產生的效果，經過反復的計算和模擬，我們給出了一個具體的設計方案，通過實驗可以發現，空化效果提升了一倍以上。”
洗碗機噴嘴結構設計是一個系統工程，既要考慮水流的壓力，也要考慮與空氣的混合比例，還要考慮在多個噴嘴(17個)的情況下，相互影響的效果。如果一點一點做實驗，打樣，測效果，工作量太大，而且無法得到“最優解”。
面對洗碗機內部的復雜結構，數字孿生技術也被用于仿真模擬洗碗機噴嘴的流道設計和布局，計算出“水流壓力+水汽混合+17個噴嘴流道角度”的最佳匹配公式，一舉攻克洗碗機結構升級難題，實現最佳清洗效果。
堅持自主創新書寫“中國方案”
2021年9月，方太集團與中國科學院力學研究所達成深度合作意向。中科院力學研究所應用前沿科學技術，與方太洗碗機產品線進行聯合課題研究，針對業已引領洗碗機技術潮流的高能氣泡洗技術，做進一步的提升。
在合作中，郭亮感受最深的是，想用前沿科技的理論和先進的算法來指導工程實踐，尤其是產品的優化，是相當有難度的一件事。在做科研的過程中，只需要考慮最理想的實現方式即可，科研人的優勢是超強的計算能力和深厚的理論基礎;而企業工程師團隊更多的是從產品實際出發來考慮問題，同時關注尺寸、功率、成本等約束條件，他們的優勢在于多年豐富的實戰經驗。
“在我們雙方人員合作初期，看問題的角度完全不同，思考問題的方法也不一樣。但是，經過了一段時間的磨合，我們找到了相互協作的平衡點，能夠讓我們把自己最擅長的優勢賦能到實際的產品開發中，給出行之有效的解決問題方法，實現了產品的迭代和升級，達到了預期的目標。這對于我本人和團隊來說，都是一次難得的理論與實踐相結合的機會。”郭亮深有感觸地說。
“將論文寫到祖國大地上。”郭亮希望今后有機會參與到更多民用產品的研發設計中去。(科技日報記者 馬愛平)
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