回風(fēng)口臟堵情況下貫流風(fēng)機(jī)的流動(dòng)特性與試驗(yàn)研究

劉喜岳，馬煥橋，李躍飛，龍旦風(fēng)，莊子寶

（廣東美的暖通設(shè)備有限公司，廣東佛山，528311）

回風(fēng)口臟堵情況下貫流風(fēng)機(jī)的流動(dòng)特性與試驗(yàn)研究

劉喜岳，馬煥橋，李躍飛，龍旦風(fēng)，莊子寶

（廣東美的暖通設(shè)備有限公司，廣東佛山，528311）

根據(jù)某一空調(diào)型號(hào)產(chǎn)品，在模擬回風(fēng)口臟、堵情況時(shí)，出風(fēng)口出現(xiàn)明顯的“噗、噗”不連續(xù)異音，針對(duì)這一現(xiàn)象，開(kāi)展了相應(yīng)的數(shù)值與試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明：在現(xiàn)有產(chǎn)品的情況下，通過(guò)對(duì)接水盤(pán)的整改，具體為：在靠近電機(jī)一側(cè)的出口處增加1cm的墊塊，接水盤(pán)渦舌形狀進(jìn)行優(yōu)化，可以達(dá)到消除異音的目的。通過(guò)對(duì)流場(chǎng)的分析還可以發(fā)現(xiàn)，整改后的流場(chǎng)分部更合理，消除了原機(jī)風(fēng)輪內(nèi)部的低速區(qū)。

空調(diào)；臟堵；異音；接水盤(pán)；渦舌形狀

0 前言

貫流風(fēng)機(jī)又稱(chēng)橫流風(fēng)機(jī)，是1982年法國(guó)工程師莫爾特(Mortier)首先提出，葉輪為多葉式、長(zhǎng)圓筒形，具有前向多翼形葉片。葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣流從葉輪敞開(kāi)處進(jìn)入葉柵，穿過(guò)葉輪內(nèi)部，從另一面葉柵排入葉柵，穿過(guò)葉輪內(nèi)部，從另一面葉柵排入蝸殼，形成工作氣流。氣流在葉輪內(nèi)的流動(dòng)十分復(fù)雜，而且氣流速度場(chǎng)為非穩(wěn)定的，在葉輪內(nèi)還存在一個(gè)渦旋，其中心位于渦舌附近。由于旋渦的存在，使葉輪輸出段產(chǎn)生循環(huán)流，在旋渦外，葉輪內(nèi)的氣流流線呈圓弧形，因此，在葉輪外圓周上個(gè)點(diǎn)的流速是不一致的，越靠近渦心，速度越大，越靠近蝸殼，速度越小，旋渦的位置對(duì)貫流風(fēng)機(jī)的性能影響較大，旋渦中心接近葉輪內(nèi)圓周且靠近渦舌，風(fēng)機(jī)性能較好；旋渦中心離渦舌較遠(yuǎn)，則循環(huán)流的區(qū)域增大，風(fēng)機(jī)效率降低，流量的不穩(wěn)定程度也增加。貫流風(fēng)機(jī)在空調(diào)行業(yè)的應(yīng)用尤其廣泛，其主要由葉輪、風(fēng)道和電動(dòng)機(jī)三部分組成。由于貫流風(fēng)輪的軸向長(zhǎng)度不受限制，可以根據(jù)不同的使用需要任意選擇葉輪的長(zhǎng)度，氣流貫穿葉輪流動(dòng)，受葉片兩次力的作用，因此氣流能到達(dá)很遠(yuǎn)的距離，由于氣流在葉輪內(nèi)被強(qiáng)制折轉(zhuǎn)，所以壓頭損失較大、效率較低；研究發(fā)現(xiàn)，偏心渦的存在是導(dǎo)致貫流產(chǎn)生的前提。本文所研究的主要內(nèi)容為針對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品在回風(fēng)口有臟堵情況下存在異音的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)接水盤(pán)的整改從而達(dá)到消除異音的目的，同時(shí)還保證了同轉(zhuǎn)速條件下，流量增加，噪音降低。

1 貫流風(fēng)機(jī)配置

現(xiàn)有產(chǎn)品的貫流風(fēng)機(jī)特征參數(shù)如下：風(fēng)輪直徑為95mm，葉片數(shù)為35，且均為圓弧形葉片，葉片厚度為1.2mm，葉片內(nèi)圓周安裝角為90°,外圓周安裝角為26°，葉片等間距分布。

2 數(shù)值計(jì)算

本文主要針對(duì)兩種接水盤(pán)渦舌形狀進(jìn)行了數(shù)值研究 計(jì)算過(guò)程將空調(diào)內(nèi)機(jī)的中截面作為計(jì)算域，利用多孔介質(zhì)模型模擬換熱器阻力，進(jìn)口設(shè)置20個(gè)導(dǎo)流葉柵。風(fēng)輪、接水盤(pán)以及進(jìn)口導(dǎo)流葉柵的網(wǎng)格間距為0.5，整個(gè)計(jì)算域的網(wǎng)格尺度為2，兩種方案的網(wǎng)格策略一致，最終劃分的網(wǎng)格數(shù)量大約在30萬(wàn)左右。進(jìn)出口分別采用壓力進(jìn)口與壓力出口的邊界條件，操作壓力為101325Pa，利用Fluent中的MRF（Moving Reference Frame）模型計(jì)算葉輪的旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速為1330轉(zhuǎn)。

采用二維定常雷諾平均守恒形Navier-Stokes方程，湍流模型為k-ε兩方程模型，采用壁面函數(shù)法處理壁面附近流動(dòng)，壓力-速度耦合采用SIMPLE算法，當(dāng)各項(xiàng)殘差小于10-3認(rèn)為計(jì)算結(jié)果收斂。

3 計(jì)算結(jié)果與分析

圖1分別給出了兩種方案下的速度分布云圖、速度矢量圖以及全壓分布云圖，可以看出，修改后的方案對(duì)整個(gè)流場(chǎng)的改變影響較小，但在原方案中，風(fēng)輪內(nèi)部除了偏心渦外，在風(fēng)輪的進(jìn)口處還存在低速區(qū)，而修改后的方案風(fēng)輪內(nèi)部的低速區(qū)得以消除。

4 實(shí)驗(yàn)分析

首先在靜音室對(duì)原機(jī)進(jìn)行試聽(tīng)，于回風(fēng)口處加了兩層方孔尺寸為1mm×1mm的紗布，來(lái)模擬回風(fēng)口臟、堵情況，發(fā)現(xiàn)出風(fēng)口出現(xiàn)明顯的“噗、噗”不連續(xù)異音，針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了多方案的試驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)，在靠近電機(jī)一側(cè)的出口處增加1cm的墊塊以及對(duì)接水盤(pán)渦舌形狀進(jìn)行優(yōu)化可以消除異音。然后在風(fēng)機(jī)研究室高精度風(fēng)量臺(tái)測(cè)試了兩種接水盤(pán)的風(fēng)量特性，測(cè)試結(jié)果表明，在相同轉(zhuǎn)速條件下，修改后的接水盤(pán)風(fēng)量要高于原機(jī)接水盤(pán)，在轉(zhuǎn)速為1330轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)量可以提高4.5%。

圖1 兩種方案速度矢量圖

在本底噪聲17dB(A)的半消音室內(nèi)采用B&K測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試了不同接水盤(pán)結(jié)構(gòu)的噪聲特性，在距出風(fēng)口下1.4米處布置噪音探頭，測(cè)試結(jié)果表明，在同風(fēng)量條件下，修改后的接水盤(pán)噪音要低于原機(jī)接水盤(pán)的噪音，在風(fēng)量為555m3/h時(shí)，噪音可以降低0.8dB(A)。

5 結(jié)論

(1) 通過(guò)對(duì)接水盤(pán)渦舌形狀的修改和在電機(jī)側(cè)的出風(fēng)口處增加1cm可以有效的消除異音;

(2) 修改后的接水盤(pán)方案相比原機(jī)，在同轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)量增加，噪音降低。

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Flow characteristics and experimental research of cross flow fan under the condition of dirty and Blocked of air inlet

Liu Xiyue,Ma Huanjiao,Li Yuefei, Long Danfeng , Zhuang Zibao
(Guangdong Midea heating and Ventilating Equipment Co., Ltd.,Foshan Guangdong,528311)

According to a type of air conditioning products, in the simulation of the air inlet, dirty plugging, the outlet appeared“puff, puff” for abnormal sound, in view of this phenomenon, to carry out the numerical and Experimental Research on the corresponding. The results show that: in the existing products, through rectification, docking water plate concrete: increase pad 1cm at the outlet near the motor side of the water receiving disc vortex tongue shape optimization, can eliminate the abnormal sound of purpose. Through the analysis of the flow field, it can be found that the improved flow field segment is more reasonable and eliminates the low velocity area inside the original turbine rotor.

air conditioning；dirty block； abnormal sound；water supply plate；vortex tongue shape