0、引言
近年來大多數(shù)空調(diào)廠家或者消費者關(guān)心室外機的噪聲，因此將其噪聲減低也成為了增加市場競爭力的有效手段。
目前大量的研究應(yīng)用于分體式空調(diào)室外機軸流風(fēng)機的流動和聲學(xué)預(yù)測中，采用試驗對比了日本三菱電機空調(diào)器和國內(nèi)某品牌空調(diào)器室外機組用風(fēng)扇氣動性能和噪聲。采用CFD方法采用混合分析方法分別對其進行預(yù)估計算，做到預(yù)估聲壓與樣機測試值比較吻合。JANG等l31采用CFD大渦模擬方法，獲取軸流風(fēng)葉葉片表面不同位置點的壓力脈動信息，得出各因素對風(fēng)機主要噪聲頻率的影響。田杰等基于CFD模擬方法，針對上下并聯(lián)軸流風(fēng)機系統(tǒng)建立了室外機氣動聲學(xué)預(yù)測方法。
本文以某款出口窗式空調(diào)器室外側(cè)軸流風(fēng)機風(fēng)道系統(tǒng)為研究對象，基于CFD數(shù)值模擬結(jié)果，采用優(yōu)化窗機外側(cè)風(fēng)道結(jié)構(gòu)，從而達到降低噪聲的目的。
1、研究對象及研究方法
1.1研究對象
本文研究的窗機室外側(cè)軸流風(fēng)機風(fēng)道系統(tǒng)由壓縮機腔體、冷凝器、電機腔體，以及鈑金件外罩和中、后隔板等組成。窗機室內(nèi)側(cè)風(fēng)機與室外側(cè)風(fēng)機共用同一電機，轉(zhuǎn)速一致，試驗時同時測試了室內(nèi)側(cè)風(fēng)量性能、噪聲水平的變化情況。測試工況主要選用風(fēng)機高檔，風(fēng)機轉(zhuǎn)速為1100rpm左右。
1.2數(shù)值分析方法
窗機室外側(cè)內(nèi)部流動CFD數(shù)值計算基于商用流體軟件，求解不可壓縮雷諾平均Navier-Stokes方程。湍流模型采用k-8模型，近壁面采用標準壁面函數(shù)，對流項采用二階中心差分格式，擴散項采用二階迎風(fēng)格式，壓力一速度的耦合采用SIMPLE方法。
定常CFD計算的收斂準則為連續(xù)性殘差a<10-50非定常計算時間步長選擇風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)lo所需時間，計算風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)10圈后的結(jié)果進行分析。CFD數(shù)值計算結(jié)果通過試驗測試進行驗證。
2、研究結(jié)果分析
2.1定常與非定常結(jié)果分析
通過CFD定常和非定常計算可得到冷凝器出口下游平行平面的風(fēng)速分布，并將手持風(fēng)速計測試得到的平面風(fēng)速分布數(shù)據(jù)與之對比，從而說明了仿真與實際的一致性。CFD分析得到冷凝器進出口風(fēng)速分布對指導(dǎo)冷凝器走管方式、優(yōu)化換熱提供了邊界條件。
2.2后隔板附近流動分析
對CFD定常計算流場進行后處理分析，不難發(fā)現(xiàn)在風(fēng)機以及后隔板導(dǎo)流圈附近流動十分混亂。分析原因其一是氣流在此處加速并且方向發(fā)生較大轉(zhuǎn)折，從而易產(chǎn)生低速流動區(qū)域：其二是風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)做功，動靜之間干涉易產(chǎn)生氣流撞擊、產(chǎn)生渦流等。因此，新方案將后隔板位置和形狀進行調(diào)整后，計算得到出口流量有5%左右提升。
2.3軸流風(fēng)葉設(shè)計分析
通過CFD后處理可以得到風(fēng)葉表面的壓力分布、風(fēng)葉的主要做功區(qū)域等信息。借鑒分體室外機軸流風(fēng)葉的設(shè)計，新軸流風(fēng)葉方案采用了大弦長、小展弦比的前掠葉片。從流場來看，湍動能從最大數(shù)值上明顯新軸流風(fēng)葉由原風(fēng)葉的20降低15.20因此，判斷新軸流風(fēng)葉流場中流動紊亂程度降低，噪聲應(yīng)有所改善。
3、試驗結(jié)果
3.1軸流風(fēng)葉方案試驗
根據(jù)設(shè)計軸流風(fēng)葉的CFD計算結(jié)果，制作了四款快速成型風(fēng)葉樣件，進行風(fēng)量、噪聲測試。從噪聲角度出發(fā)，5#方案軸流風(fēng)葉降噪效果最為明顯，實測達到4dB(A)。
3.2綜合試驗
結(jié)合窗機內(nèi)側(cè)風(fēng)機風(fēng)道系統(tǒng)方案以及外側(cè)風(fēng)道后隔板方案，進行了綜合方案測試在內(nèi)、外風(fēng)量均有提升的情況下，室外側(cè)噪聲降低了3.4dB( A)。
4、結(jié)論
基干CFD數(shù)據(jù)模擬方法，分析了窗機室外側(cè)風(fēng)機風(fēng)道系統(tǒng)流動情況，實現(xiàn)對風(fēng)機風(fēng)道的優(yōu)化，本文主要結(jié)論如下：
①利用CFD對窗式空調(diào)器的風(fēng)道進行數(shù)值模擬，可以準確的發(fā)現(xiàn)空調(diào)風(fēng)道內(nèi)部中存在的流動問題以及問題存在的位置。②利用CFD數(shù)值模擬可以預(yù)先得知改進方案的效果，避免了產(chǎn)品開發(fā)優(yōu)化的盲目性。③運用CFD模擬作為指導(dǎo)，使此款窗機在風(fēng)量略有提升的前提下，室外側(cè)噪聲降低了3.4dB(A)，滿足工程應(yīng)用要求。
三門峽富通新能源銷售風(fēng)機、離心風(fēng)機、顆粒機、飼料顆粒機等機械設(shè)備。
