空調室內機內部流場特性及氣動聲學模型研究.pdf

1、空調室內機主要包括橫流風機和換熱器，其氣動性能和氣動聲學問題被廣泛關注。橫流風機由于其獨一無二的幾何結構，其內部存在穩(wěn)定的偏心渦結構，降低了橫流風機系統(tǒng)的效率，因此研究橫流風機的內部流動機理，特別是偏心渦的起源及發(fā)展規(guī)律具有重要的科學意義。氣流經過空調室內機時隨機產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生的特性及發(fā)生機理展開詳細研究，進而為空調室內機的設計提供可靠的理論基礎。
　　本文以橫流風機為研究對象，通過

2、實驗和數值模擬手段詳細研究了橫流風機內部偏心渦啟動、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節(jié)角度的進口導葉，從而有效地減小了偏心渦的區(qū)域，增大了通流區(qū)域，提高了橫流風機的氣動性能。同時，本文以換熱器作為研究對象，通過氣動聲學實驗詳細測量了氣流經過換熱器時產生隨機噪聲的環(huán)境，并通過熱線實驗和數值模擬手段分析了噪聲產生的機理，建立了適用于空調室內機換熱器噪聲的聲學模型。
　　本文首先采用流動可視化

3、實驗方法對橫流風機啟動和穩(wěn)定工況時偏心渦的產生及發(fā)展進行測量，精確捕捉到了偏心渦產生及穩(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)展階段的橫流風機內部流動細節(jié)進行非穩(wěn)態(tài)數值模擬，并與流動可視化實驗結果相結合，從質量和能量兩方面分析了橫流風機偏心渦穩(wěn)定存在的原因，并采用正交分解法和渦動力學原理分析了氣流二次回流進入橫流風機時葉片流動分離產生的脫落渦對偏心渦的影響，較為完整地提出了偏心渦產生及發(fā)展的機理。
　　在明確了偏

4、心渦產生及發(fā)展機理的基礎上，提出并設計了在蝸舌附近加裝進口可調導葉的改進措施。通過數值模擬手段對進口可調導葉的安裝角度進行分析，結合總壓、相對總壓、扭矩系數等參數確定了能夠有效提高橫流風機性能的進口導葉角度，從而能夠有效地減小二次回流進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，提高橫流風機的氣動性能。然后通過氣動性能實驗對數值模擬結果進行驗證。結果表明，在流量不變的條件下，其功耗較不加進口導葉的原型機而言降低約3％。

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