電子膨脹閥節(jié)流噪聲數(shù)值模擬.pdf

1、變頻空調(diào)利用變頻壓縮技術(shù)有效節(jié)省了空調(diào)用電，電子膨脹閥是其中重要組成部件之一。它不僅用于調(diào)節(jié)制冷劑的流量，而且能夠影響空調(diào)的能效比。在空調(diào)性能逐漸提升的同時(shí)，電子膨脹閥的噪聲問(wèn)題也受到越來(lái)越多的重視。
　　本文在變頻空調(diào)額定制冷工況下，對(duì)電子膨脹閥的流體噪聲進(jìn)行了測(cè)量；同時(shí)建立電子膨脹閥三維模型，以HFC-410A作為工質(zhì)，對(duì)其內(nèi)部的兩相流動(dòng)及噪聲特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。計(jì)算結(jié)果對(duì)電子膨脹閥的流道模型設(shè)計(jì)及改進(jìn)具有重要的參考價(jià)值。

2、r>　　本文對(duì)電子膨脹閥流場(chǎng)的數(shù)值模擬采用Reliable kε湍流模型，兩相流模型選用Mixture模型，采用蒸發(fā)和沸騰模型來(lái)描述并計(jì)算在閃蒸過(guò)程中閥口及其下游氣液兩相之間的質(zhì)量轉(zhuǎn)換；采用寬頻噪聲模型對(duì)流場(chǎng)噪聲進(jìn)行了計(jì)算；控制方程使用有限差分法進(jìn)行離散；使用Coupled算法求解壓力-速度耦合流場(chǎng)。
　　首先，建立電子膨脹閥不同開(kāi)度下的三維流道模型，對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分并進(jìn)行網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析；通過(guò)對(duì)電子膨脹閥的流場(chǎng)進(jìn)行時(shí)均化處理，得到

3、不同開(kāi)度下電子膨脹閥的流量，并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)值變化趨勢(shì)相同且在誤差允許范圍內(nèi)吻合較好。另外，對(duì)比不同開(kāi)度下流場(chǎng)的壓力云圖和速度云圖發(fā)現(xiàn)其分布均極為相似，選取0.625mm開(kāi)度（即100脈沖）的流場(chǎng)單獨(dú)進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)在閥口入口拐角及閥針下端面處存在壓力極小值，從流線(xiàn)圖中發(fā)現(xiàn)閥針下端面存在兩處漩渦，它們相互擾動(dòng)，形成了該區(qū)域無(wú)規(guī)律的壓力分布，并在下游不遠(yuǎn)處引起一處高壓區(qū)。另外通過(guò)提取對(duì)稱(chēng)平面上壓力、速度以及湍流動(dòng)

4、能主流區(qū)域線(xiàn)上的數(shù)值，分析得到電子膨脹閥內(nèi)噪聲產(chǎn)生的位置在閥口靠近壁面處及其下游z=-0.138m（即4倍管道直徑）處。
　　接著，對(duì)電子膨脹閥噪聲問(wèn)題進(jìn)行了成因分析，電子膨脹閥的主要噪聲來(lái)源于四極子噪聲，即閥內(nèi)流體無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了較大的湍流動(dòng)能，主要分布在閥口壁面、閥針下端面以及下游管道的特定區(qū)域。
　　然后，對(duì)電子膨脹閥進(jìn)行了噪聲實(shí)驗(yàn)研究，在電子膨脹閥同一水平面30cm處布置測(cè)點(diǎn)，通過(guò)焓差實(shí)驗(yàn)室制造額定工況下室內(nèi)/外環(huán)境

5、室溫度，調(diào)節(jié)空調(diào)器的風(fēng)速，得到電子膨脹閥開(kāi)度與聲壓級(jí)之間的關(guān)系曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)不同風(fēng)速條件下聲壓級(jí)隨開(kāi)度的變化趨勢(shì)一致，表明流道形態(tài)對(duì)噪聲有重要的影響。
　　最后，根據(jù)前文分析的結(jié)果，改變?nèi)肟趬毫?、?下游擴(kuò)口角度以及閥口長(zhǎng)度的大小，建立不同流道結(jié)構(gòu)模型并進(jìn)行數(shù)值模擬。改變壓力項(xiàng)模擬結(jié)果顯示，隨著壓差的增大，電子膨脹閥質(zhì)量流量及湍流動(dòng)能逐漸增大，代表聲功率級(jí)逐漸增大。改變擴(kuò)口角度的數(shù)值模擬結(jié)果顯示，上游擴(kuò)口角度對(duì)噪聲的影響很大，且在所選