中静压风管机的流场优化和噪声控制

发布时间：2017-08-13 21:53

  本文关键词：中静压风管机的流场优化和噪声控制

  更多相关文章： 风量 噪声强度 数值模拟 结构分析

【摘要】：当前多翼离心风机已经在商用中央空调中静压风管式空气调节器内机中得到广泛应用。多翼离心风机外罩偏心蜗壳,内置多翅片风轮,该风轮翅片间距小,翅片厚度较薄,且采用平行排列的方式;运行过程中风流从两侧吸入,风道压力均匀分散,能承受高转速和高压力,同时运转过程中噪声低;因这些特点该多翼离心风机被广泛地应用在家用、商用等空气调节器内机及其他噪音设备要求高的各种通风换气的场所。对空调器内机的多翼离心风机内部的静压、动压,流场矢量,流道轨迹,以及边界层分离和旋涡形成对多翼离心风机的气动特性和噪音特性等进行研究,揭示出该种风机内部流场的一般规律,有利于对风机进一步降噪和结构优化。中央空调风管式空气调节器内机噪声不尽理想,目前对其内部流场的分析主要停留在经验结构改造和实验测试验证的基础之上。这种方式指导之下,探索风道流场对相关性能指标的影响因数就比较有限,对存在问题不能及时发现,解决问题周期长,综合成本较高。本文提出采用数字仿真技术的思路,探索中央空调风管式空气调节器内机流场的形成及路径,通过对过程建立数字模型,模拟出仿真结果,通过对流场仿真分析,优化出满足使用要求的各相关配合单元的结构、形状和位置,得到提高相关性能指标的目的,同时为风管式空气调节器的设计制造提供理论和验证依据。本文首先对中静压风管式空气调节器内机的离心风机进行了二维建模,对风机内流场的静压分布进行了分析,对风机内流场的动压分布进行了分析,对风机内流场的总压分布进行了分析,对风机流场的速度分布进行了分析,压力分析结果显示该风机最大压力位置在风轮外翼排气顶端,基本规律是由大变小;速度分布分析结果显示风机出口风向基本沿与蜗壳直壁平行的切线方向,发散角度不大。其次,离心风机进行了三维建模,并取各个截面对流场进行了分析,对风机速度分布的分析结果显示,在蜗舌头处存在回风,风机回风会降低空调器性能,设计时要加以注意。中静压风管送风式空调器的风道通常由迎风过滤网、离心风机和蒸发器等组成,在不考虑出风口的换热器、电机及其支架以及下游的出口格栅的影响下,模型被简单划分为三部分:蜗壳、风轮和出风箱。本文对该部分进行了简化建模,流固耦合稳态计算结果显示:风道内流体在风轮旋转产生的吸力和外界压力的压差作用下,风轮轴向气流转变为风轮切向气流,在叶尖附近作用产生剪切边界层卷曲,出风口处与蜗壳导向曲面产生碰撞,且在风箱内迹线有瞬时交叉。本文最后对压缩机产生的脉动流动进行了模拟计算,也对风管送风式空调器室内、室外机的噪声进行了实验频谱(FFT)分析,结果显示风管送风式空调器在高风、中风、低风模式中的制冷、制热噪声频谱图各异,在相同频率下噪声值的突变情况差值大于20dB(A)时,噪声比较明显,通过研究发现:冷媒的脉冲是噪声源之一;噪声差额峰值呈现低频特征,在50~70Hz、100~150Hz和150~200Hz三段频率间噪声值变化明显,在1K~5KHz噪声差额明显衰减,在5KHz以后变化趋于稳定。
【关键词】：风量 噪声强度 数值模拟 结构分析
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB657.2;TB535
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-26
• 1.1 课题研究意义11-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.3 多翼型离心风机流场研究17-19
• 1.4 关于叶尖小翼的离心力和气动力与风轮动频特性的关系研究19-22
• 1.5 风机风道模拟研究22-23
• 1.6 旋转叶片湍流模型动力学特性研究23-24
• 1.7 本课题研究的主要内容24-26
• 第二章 风管送风式空调器室内机风机流场分析26-49
• 2.1 引言26-27
• 2.2 数学模型27-28
• 2.2.1 流动控制方程27
• 2.2.2 标准 εκ ? 两方程模式27-28
• 2.3 离心风机二维模型和计算28-32
• 2.3.1 残差与出口质量流曲线28-29
• 2.3.2 压力场和速度矢量图29-32
• 2.4 离心风机三维计算32-36
• 2.4.1 控制方程32-33
• 2.4.2 离散模型33
• 2.4.3 三维风机模型的残差监测图33
• 2.4.4 模型的压力截面云图33-34
• 2.4.5 模型的速度分布图34-36
• 2.5 带风箱的风机三维计算36-37
• 2.5.1 计算分析37
• 2.6 风机风道基本结构37-38
• 2.7 风机风道三维计算38-41
• 2.7.1 换热器的处理方法39
• 2.7.2 计算区域离散网格划分39-41
• 2.7.3 边界条件设置41
• 2.8 离心风机内部涡旋流动分析41-44
• 2.9 箱体内部涡旋流动分析44
• 2.10 中静压风管机风机风道改善方案44-47
• 2.10.1 库塔流场44-45
• 2.10.2 结构优化一45-47
• 2.10.3 结构优化二47
• 2.11 本章小结47-49
• 第三章 风管空调室内机风机噪声源与降噪49-70
• 3.1 引言49
• 3.2 噪声基础49-50
• 3.3 降噪的一般方法50-63
• 3.3.1 离心风轮产生的旋转噪声50-53
• 3.3.2 控制电机振动、风轮旋转产生的噪声53
• 3.3.3 压缩机驱动下的制冷剂气流脉冲噪声控制53-63
• 3.4 风管送风式空调器室内机风道噪声频谱分析63-68
• 3.5 风管机结构优化前后噪声音量68-69
• 3.6 本章小结69-70
• 第四章 RF105Q风管送风式空调器综合性能70-78
• 4.1 实验项目及要求70-76
• 4.1.1 制冷量70-71
• 4.1.2 制冷消耗功率71
• 4.1.3 热泵制热量71-72
• 4.1.4 热泵制热消耗功率72
• 4.1.5 电加热装置制热消耗功率72
• 4.1.6 最大运行制冷72-73
• 4.1.7 最小运行制冷73-74
• 4.1.8 最大运行制热74
• 4.1.9 最小运行制热74
• 4.1.10 冻结74-75
• 4.1.11 凝露75-76
• 4.1.12 自动除霜76
• 4.2 实验结果76-78
• 第五章 结论和展望78-81
• 5.1 结论78-80
• 5.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 附表 1. 标准制冷实验数据85-86
• 附表 2. 标准制热实验数据86-87
• 附表 3. 最大制冷实验数据87-88
• 附表 4. 最大制热实验数据88-89
• 附表 5. 最小制冷实验数据89-90
• 附表 6. 凝露实验数据90-91
• 附表 7. 自动除霜实验数据91-92
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果92-94
• 致谢94-95
• 附件95

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本文编号：669157