柜式空调多翼离心风机的内部流场分析及实验研究

【摘要】：高能效、低噪音、超环保一直是空调行业追求的目标，增加循环风量和降低噪音是柜机空调器优化研究的重点。传统的风机产品的设计主要依靠实验手段来进行，存在设计成本相对较高，开发周期较长等不足。本文采用数值模拟的方法对空调柜机室内机风道系统的三维流场进行数值计算，在详细分析原机风道的压力场、速度场、迹线云图等基础上，对原风道的型线、多翼离心风机的集流器结构、多翼离心风机叶片的结构进行了优化设计，其目的在于提高空调器柜机的循环风量、降低空调器室内机的噪音水平。 对原机风道型线的改进主要是：改进原机多翼离心风机扩压口的型线，优化了流出风机扩压口的流场的均匀性；对原风道的扩压口型线进行了修改，左侧宽度增加47mm，左侧角度逆时针增大6度，右侧角度逆时针增大7度。优化方案在蜗壳出口处的风速均匀性得到大大的改善。制作了风道加工手板，根据国家标准和企业标注，对手板风道进行了大量的风量、噪声的实验研究，实验结果显示：室内机循环风量高风由1132m~3/h增加到1189m~3/h,增幅为5.1%，噪音值下降0.6dB。 对多翼离心风机集流器结构的优化设计，主要对多翼离心风机的集流器的结构做了对比研究，三种集流器结构如下：第一种为原机型自带的收敛型集流器；第二种为轴向高度矮于原机型的收敛型集流器；第三种为进口倾斜角度相比原机型减小的新型线收敛型集流器。数值模拟结果显示相比于第一种后两种集流器都可以提高叶轮对气流的利用率，蜗壳出口侧的集流器背部的漩涡减小，风量分别增加4.7%和3.6%；对数值模拟结果进行实验验证，实验结果显示风量分别增加3.8%和2.2%，噪音值不变，两种集流器结构方案对整机循环风量都有所提高。 对多翼离心风机叶片结构的优化设计：将原来的平直叶片改为锯齿形叶片，可以有效的将气流流经叶片后产生的漩涡打碎。采用Lighthill声类比法FW-H方程对新型风机的气动噪声进行预测，得出新型风机的风量与原始风机基本一致，而噪声品质得到较大的改善，模拟结果显示：噪声降低16.3%，效果较明显。