空調(diào)室內(nèi)機(jī)內(nèi)部流場特性及氣動聲學(xué)模型研究.pdf

1、空調(diào)室內(nèi)機(jī)主要包括橫流風(fēng)機(jī)和換熱器，其氣動性能和氣動聲學(xué)問題被廣泛關(guān)注。橫流風(fēng)機(jī)由于其獨一無二的幾何結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部存在穩(wěn)定的偏心渦結(jié)構(gòu)，降低了橫流風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的效率，因此研究橫流風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動機(jī)理，特別是偏心渦的起源及發(fā)展規(guī)律具有重要的科學(xué)意義。氣流經(jīng)過空調(diào)室內(nèi)機(jī)時隨機(jī)產(chǎn)生的尖嘯噪聲對人體的舒適性有直接影響，因此有必要針對噪聲產(chǎn)生的特性及發(fā)生機(jī)理展開詳細(xì)研究，進(jìn)而為空調(diào)室內(nèi)機(jī)的設(shè)計提供可靠的理論基礎(chǔ)。
　　本文以橫流風(fēng)機(jī)為研究對象，通過

2、實驗和數(shù)值模擬手段詳細(xì)研究了橫流風(fēng)機(jī)內(nèi)部偏心渦啟動、發(fā)展的規(guī)律，提出了控制偏心渦系統(tǒng)能量損失的方法，即在靠近蝸舌附近位置加裝可調(diào)節(jié)角度的進(jìn)口導(dǎo)葉，從而有效地減小了偏心渦的區(qū)域，增大了通流區(qū)域，提高了橫流風(fēng)機(jī)的氣動性能。同時，本文以換熱器作為研究對象，通過氣動聲學(xué)實驗詳細(xì)測量了氣流經(jīng)過換熱器時產(chǎn)生隨機(jī)噪聲的環(huán)境，并通過熱線實驗和數(shù)值模擬手段分析了噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，建立了適用于空調(diào)室內(nèi)機(jī)換熱器噪聲的聲學(xué)模型。
　　本文首先采用流動可視化

3、實驗方法對橫流風(fēng)機(jī)啟動和穩(wěn)定工況時偏心渦的產(chǎn)生及發(fā)展進(jìn)行測量，精確捕捉到了偏心渦產(chǎn)生及穩(wěn)定發(fā)展的流動圖像。同時，使用商業(yè)軟件FLUENT對穩(wěn)定發(fā)展階段的橫流風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動細(xì)節(jié)進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，并與流動可視化實驗結(jié)果相結(jié)合，從質(zhì)量和能量兩方面分析了橫流風(fēng)機(jī)偏心渦穩(wěn)定存在的原因，并采用正交分解法和渦動力學(xué)原理分析了氣流二次回流進(jìn)入橫流風(fēng)機(jī)時葉片流動分離產(chǎn)生的脫落渦對偏心渦的影響，較為完整地提出了偏心渦產(chǎn)生及發(fā)展的機(jī)理。
　　在明確了偏

4、心渦產(chǎn)生及發(fā)展機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出并設(shè)計了在蝸舌附近加裝進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉的改進(jìn)措施。通過數(shù)值模擬手段對進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉的安裝角度進(jìn)行分析，結(jié)合總壓、相對總壓、扭矩系數(shù)等參數(shù)確定了能夠有效提高橫流風(fēng)機(jī)性能的進(jìn)口導(dǎo)葉角度，從而能夠有效地減小二次回流進(jìn)入葉片時的流動分離，減小偏心渦的區(qū)域，增大通流區(qū)域的區(qū)域，提高橫流風(fēng)機(jī)的氣動性能。然后通過氣動性能實驗對數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行驗證。結(jié)果表明，在流量不變的條件下，其功耗較不加進(jìn)口導(dǎo)葉的原型機(jī)而言降低約3％。

5、r>　　本文還針對氣流經(jīng)過換熱器時會隨機(jī)產(chǎn)生的尖嘯噪聲展開研究。首先通過氣動聲學(xué)實驗研究了噪聲發(fā)生的特性，通過氣流大小、方向、換熱器表面層數(shù)及換熱器空腔數(shù)目等參數(shù)確定了噪聲的特性，通過流速與頻率之間的關(guān)系確定這種噪聲是一種氣動聲學(xué)噪聲，然后通過熱線測速儀和數(shù)值模擬手段詳細(xì)研究了隨機(jī)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，在此基礎(chǔ)上，提出了適用于換熱器噪聲的Hill-hill noise聲學(xué)模型，通過大量的實驗數(shù)據(jù)建立了Hill-hill noise噪聲的空腔剪