空調(diào)室內(nèi)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)特性及氣動(dòng)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(dòng)性能和氣動(dòng)聲學(xué)問題被廣泛關(guān)注。橫流風(fēng)機(jī)由于其獨(dú)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(dòng)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(shí)隨機(jī)產(chǎn)生的尖嘯噪聲對(duì)人體的舒適性有直接影響，因此有必要針對(duì)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(jì)提供可靠的理論基礎(chǔ)。
　　本文以橫流風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，通過

2、實(shí)驗(yàn)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(dòng)、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(dòng)性能。同時(shí)，本文以換熱器作為研究對(duì)象，通過氣動(dòng)聲學(xué)實(shí)驗(yàn)詳細(xì)測(cè)量了氣流經(jīng)過換熱器時(shí)產(chǎn)生隨機(jī)噪聲的環(huán)境，并通過熱線實(shí)驗(yàn)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(dòng)可視化

3、實(shí)驗(yàn)方法對(duì)橫流風(fēng)機(jī)啟動(dòng)和穩(wěn)定工況時(shí)偏心渦的產(chǎn)生及發(fā)展進(jìn)行測(cè)量，精確捕捉到了偏心渦產(chǎn)生及穩(wěn)定發(fā)展的流動(dòng)圖像。同時(shí)，使用商業(yè)軟件FLUENT對(duì)穩(wěn)定發(fā)展階段的橫流風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)細(xì)節(jié)進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，并與流動(dòng)可視化實(shí)驗(yàn)結(jié)果相結(jié)合，從質(zhì)量和能量?jī)煞矫娣治隽藱M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(dòng)力學(xué)原理分析了氣流二次回流進(jìn)入橫流風(fēng)機(jī)時(shí)葉片流動(dòng)分離產(chǎn)生的脫落渦對(duì)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(jì)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(duì)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(duì)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(shí)的流動(dòng)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(dòng)性能。然后通過氣動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)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(duì)氣流經(jīng)過換熱器時(shí)會(huì)隨機(jī)產(chǎn)生的尖嘯噪聲展開研究。首先通過氣動(dòng)聲學(xué)實(shí)驗(yàn)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(dòng)聲學(xué)噪聲，然后通過熱線測(cè)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了Hill-hill noise噪聲的空腔剪