空調(diào)風(fēng)扇系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與離散聲輻射關(guān)聯(lián)機(jī)制的研究.pdf

1、作為量大面廣、耗能巨大的空調(diào)器(家用及商用)及其風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，不僅因?yàn)檫@類低壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在空調(diào)器上不可缺少并在工程中有著十分廣泛地應(yīng)用，而且從學(xué)科上來看，這類風(fēng)機(jī)與動力用風(fēng)機(jī)相比，一方面在結(jié)構(gòu)配置、設(shè)計(jì)方法和內(nèi)流機(jī)制上都有著很大不同的自身特點(diǎn)；另方面它在性能上，雖然風(fēng)壓低但風(fēng)量范圍變化大且性能上有很高要求的低噪聲，氣動及聲學(xué)的綜合性能要求高，故這類低壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)流的研究及其機(jī)制的把握上也并非易事，特別是在它內(nèi)流中的渦-聲現(xiàn)象及其相互作用問題，

2、不少方面都還不清楚需要進(jìn)行專題的更深入研究。研究表明，通過了解內(nèi)流渦結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)及渦特性，尋求渦場與流場速度三角形相匹配，可以達(dá)到提高空調(diào)風(fēng)機(jī)氣動-聲學(xué)性能的目的。為此，本文通過數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)測試手段對空調(diào)風(fēng)輪、風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能及離散聲輻射關(guān)聯(lián)機(jī)制開展研究，旨在為提高空調(diào)風(fēng)機(jī)外特性性能、降低噪音提供依據(jù)。
　　 文中詳細(xì)給出了自行研制的高精度空調(diào)風(fēng)機(jī)外特性性能試驗(yàn)臺的測試原理及其設(shè)計(jì)的基本方法，比較了不同送風(fēng)方式（側(cè)送/頂送）情況

3、下，多流量測量范圍（噴嘴開數(shù)9/3/1）的不同內(nèi)流結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)能達(dá)到流量測量的精度要求；側(cè)送風(fēng)比頂送風(fēng)方式有更好的測量精度；在同種送風(fēng)方式下小流量范圍測量精度更高；側(cè)送風(fēng)測量精度最高值在滿量程的1/3 到2/3之間。文中分析并指出了影響頂送風(fēng)方式測量精度的原因在于轉(zhuǎn)彎處分離流動對測量流道的堵塞。并對整流裝置在兩種送風(fēng)方式（側(cè)送/上送）下的整流效果進(jìn)行了深入的數(shù)值分析。結(jié)果表明轉(zhuǎn)彎處分離流動堵塞了測量流道，并進(jìn)一步影響到通過整

4、流裝置后相對噴嘴的來流均勻性，最終影響了上送風(fēng)方式測量精度。通過對采用兩種送風(fēng)方式整流效果的比較，探討了試驗(yàn)臺多層孔板整流裝置加速主流、耗散渦流的整流機(jī)制。研究結(jié)果為類似的外特性性能試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)及精度評估，提供了有價(jià)值的內(nèi)流依據(jù)和實(shí)測數(shù)據(jù)參考。
　　 文中數(shù)值模擬了貫流風(fēng)機(jī)在啟動、變速、停止過程瞬態(tài)變化過程，分析了貫流風(fēng)機(jī)內(nèi)偏心渦在變工況和變轉(zhuǎn)速時(shí)的分布特性；進(jìn)一步揭示了貫流風(fēng)機(jī)中的偏心渦流動及其演化機(jī)制，為改善貫流風(fēng)機(jī)風(fēng)道的設(shè)

5、計(jì)及其優(yōu)化和降噪提供重要的內(nèi)流特性數(shù)據(jù)。研究結(jié)果給出的偏心渦流動機(jī)制為：貫流的啟動過程，偏心渦先于貫流而形成，是由于偏心渦的存在而導(dǎo)致貫流的產(chǎn)生，由于旋渦偏離葉輪旋轉(zhuǎn)軸線地中心而引起了貫流，并非貫流先于偏心渦而形成；貫流的停止過程，風(fēng)輪內(nèi)，從上游到下游流速快速衰減；存在于風(fēng)輪內(nèi)緣附近的偏心渦，穿過葉片向下游脫落，導(dǎo)致葉輪內(nèi)部貫流區(qū)域擴(kuò)大，加快了流速的衰減。貫流風(fēng)輪的變速過程，偏心渦的位置幾乎沒有變化，風(fēng)輪的變速只是體現(xiàn)在葉輪內(nèi)流速的變化

6、上。變工況時(shí)偏心渦的分布特性結(jié)果表明：當(dāng)背壓提高時(shí)，貫流風(fēng)機(jī)內(nèi)部的偏心渦所卷區(qū)域增大，偏心渦卷吸作用增強(qiáng)，橫穿葉輪內(nèi)部的貫流通流面積減弱；位于蝸殼進(jìn)氣邊附近的低能區(qū)域增加；背壓增加時(shí)，偏心渦在周向上朝遠(yuǎn)離蝸舌的方向移動，在徑向上向葉輪的中心移動；當(dāng)背壓不變時(shí)，提高或降低貫流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，偏心渦的位置基本不變；風(fēng)機(jī)流量的改變是由于葉輪圓周速度改變的結(jié)果，并非是偏心渦位置變化而引起流量的變化。
　　 本文提出采用一種新型的不等距蝸舌（

7、這里統(tǒng)稱為斜蝸舌）在提高風(fēng)機(jī)的外特性性能的同時(shí)，相對降低噪聲。通過試驗(yàn)與數(shù)值模擬，比較直葉片式、斜葉片式貫流風(fēng)機(jī)分別用直蝸舌和斜蝸舌時(shí)內(nèi)流、外特性及噪聲頻譜。對內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值分析，發(fā)現(xiàn)與采用常規(guī)蝸舌的貫流風(fēng)機(jī)不同的是斜蝸舌貫流風(fēng)機(jī)偏心渦位置隨著蝸舌間隙的變化而發(fā)生改變。探討了斜蝸舌對貫流風(fēng)機(jī)內(nèi)流的影響及降噪的機(jī)制。
　　 研究采用兩種不同蝸殼結(jié)構(gòu)的多翼離心風(fēng)機(jī)，應(yīng)用商業(yè)CFD軟件對多翼離心風(fēng)機(jī)采用斜蝸殼配置的三維內(nèi)部流場進(jìn)行了

8、數(shù)值分析，并與常規(guī)直蝸殼內(nèi)部的流動進(jìn)行了對比。數(shù)值分析結(jié)果表明：多翼離心風(fēng)機(jī)采用斜蝸殼能明顯改善其內(nèi)部流動特征，消除風(fēng)機(jī)底盤近蝸舌位置的出口旋渦，提高風(fēng)機(jī)的氣動特性，并降低噪音特性，增加風(fēng)機(jī)的流量與壓力，并顯著降低氣動噪音。本研究數(shù)值計(jì)算的氣動特性結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。研究了不等距的葉片分布方式在空調(diào)多翼離心風(fēng)輪上的應(yīng)用，提出并給出葉片的分布形式用弦函數(shù)進(jìn)行調(diào)制的方法。將葉片分布在周向均勻分組，在滿足葉片旋轉(zhuǎn)的動平衡要求同時(shí)，達(dá)到較好

9、的不等距的葉片分布形式調(diào)制通道噪聲的效果。
　　 選用了四種葉片分布方案進(jìn)行了噪聲對比分析表明不等距的離心風(fēng)輪在風(fēng)量不變的基礎(chǔ)上，可以起到降低噪音的效果。
　　 通過將斜流風(fēng)機(jī)引入空調(diào)室外機(jī)中，探討斜流風(fēng)輪與蝸殼的匹配設(shè)計(jì)問題，討論了空調(diào)室外機(jī)中后置斜流風(fēng)輪的可能性。比較了斜流葉輪對稱和不對稱兩種軸向蝸殼入口方式，不對稱蝸殼靜壓分布較好；額定工況時(shí)單向渦流束取代了對稱蝸殼中的雙向渦流，從而避免了由于雙向渦流可能引起的中間

10、層的分離，以提高外特性。前緣彎掠風(fēng)輪與常規(guī)斜流風(fēng)輪相比，可以改善在低流速時(shí)的失速特性，提高失速裕度。合理的運(yùn)用彎掠，能有效的抑制二次流的發(fā)展，減少低能流體在端壁附近的堆積。通過使用前緣彎掠葉片，斜流風(fēng)機(jī)整體性能得到提升。
　　 介紹了作者在解決外機(jī)“高溫跳?！眴栴}的一些風(fēng)道的研究，主要涉及到導(dǎo)風(fēng)圈及網(wǎng)罩的改進(jìn)對于外機(jī)高溫跳停問題解決的影響。從數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)的結(jié)果看出，導(dǎo)風(fēng)圈及網(wǎng)罩的結(jié)構(gòu)形式，對于外機(jī)的送風(fēng)的平直度、以及噪音都有影