空調(diào)器風(fēng)機(jī)內(nèi)流中的旋渦流動(dòng)及氣動(dòng)噪聲預(yù)測(cè).pdf

1、與一般動(dòng)力用風(fēng)機(jī)相比，空調(diào)用風(fēng)機(jī)不僅在結(jié)構(gòu)配置上有很大的不同，而且內(nèi)流現(xiàn)象及其流動(dòng)機(jī)制也有著不少自身的特殊性。對(duì)這種空調(diào)用低速風(fēng)機(jī)內(nèi)流中旋渦流動(dòng)及其氣動(dòng)聲學(xué)的研究，國(guó)內(nèi)外尚不多見(jiàn)。為此，本文分別對(duì)空調(diào)器室外機(jī)用半開(kāi)式軸流風(fēng)機(jī)和室內(nèi)機(jī)用多翼風(fēng)機(jī)葉道內(nèi)的旋渦流動(dòng)、半開(kāi)式軸流風(fēng)機(jī)和導(dǎo)流罩匹配的結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及開(kāi)式軸流風(fēng)機(jī)噪聲預(yù)測(cè)等方面進(jìn)行了研究，探索其內(nèi)流機(jī)制及提高風(fēng)機(jī)氣動(dòng)-聲學(xué)性能的某些途徑。 研究了空調(diào)器室外機(jī)用半開(kāi)式軸流風(fēng)機(jī)葉頂流場(chǎng)

2、中葉尖渦的形成和發(fā)展過(guò)程，得出了葉尖渦渦核軌跡沿軸向、周向和徑向的分布規(guī)律。研究結(jié)果指出，葉尖渦在葉尖前緣吸力面附近形成，它由風(fēng)機(jī)通過(guò)葉頂?shù)膹较蛳騼?nèi)入流和軸向主流作用產(chǎn)生剪切邊界層卷曲而引起，最后消失于葉輪出口附近。回轉(zhuǎn)面上葉尖渦沿一條與旋轉(zhuǎn)方向相反的斜線(xiàn)向下游發(fā)展，在導(dǎo)流罩附近更加偏向于切向方向運(yùn)動(dòng)；在徑向葉尖渦先沿外徑方向發(fā)展，至導(dǎo)流罩附近轉(zhuǎn)向內(nèi)徑方向移動(dòng)。文中還討論了風(fēng)量以及導(dǎo)流罩寬度對(duì)葉尖渦軌跡的影響。研究指出風(fēng)量的變化對(duì)葉尖渦

3、的軸向位置的影響較大，而對(duì)徑向位置的影響不明顯。大導(dǎo)流罩寬度時(shí)葉尖渦的軌跡更加偏向于上游，徑向影響區(qū)域小；小導(dǎo)流罩寬度時(shí)葉尖渦的軌跡更加偏向于下游，徑向影響區(qū)域大。 分析了空調(diào)器室內(nèi)機(jī)用多翼風(fēng)機(jī)葉道中的氣體流動(dòng)，詳細(xì)比較了不同軸向及周向位置的旋渦特征。研究揭示出多翼風(fēng)機(jī)內(nèi)存在大范圍的氣流分離現(xiàn)象，即使在主流區(qū)域所在的后盤(pán)附近的葉道中，存在分離現(xiàn)象的葉道在周向也占2/3；前盤(pán)附近則幾乎在所有葉道內(nèi)都存在氣流分離。文中同時(shí)探討了采用

4、偏心安裝進(jìn)氣口時(shí)對(duì)葉道內(nèi)氣流分布的影響，指出將風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口向蝸殼內(nèi)側(cè)偏置適當(dāng)距離時(shí)，前盤(pán)側(cè)旋渦分布范圍明顯減小，能夠改善風(fēng)機(jī)性能。 探討了半開(kāi)式軸流風(fēng)機(jī)的葉片彎掠角度、葉輪與導(dǎo)流罩軸向相對(duì)位置、導(dǎo)流罩寬度對(duì)軸流風(fēng)機(jī)內(nèi)流及性能的影響。研究指出，合理采用較大的前彎和前掠角度，可以改善葉道中的旋渦流動(dòng)分布并減小導(dǎo)流罩入口處存在的回流區(qū)域。葉輪與導(dǎo)流罩軸向相對(duì)位置的不同以及采用不同導(dǎo)流罩寬度時(shí)，對(duì)導(dǎo)流罩入口前方存在的回流區(qū)大小有著重要影響

5、。在此基礎(chǔ)上，對(duì)空調(diào)用軸流葉輪及導(dǎo)流罩進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)證實(shí)優(yōu)化之后的新四葉彎掠葉輪在不降低氣動(dòng)性能的情況下降低了噪聲0.5～1.3分貝；新三葉彎掠葉輪風(fēng)量提高7％，噪聲降低0～1.7個(gè)分貝；新彎掠葉輪與新導(dǎo)流罩匹配，噪聲降低最大達(dá)到1.9分貝。 用大渦模擬方法，比較了兩個(gè)不同形狀開(kāi)式軸流風(fēng)機(jī)內(nèi)部旋渦流動(dòng)的非穩(wěn)態(tài)特征，獲取了葉輪表面的壓力波動(dòng)，應(yīng)用FW-H方程對(duì)聲遠(yuǎn)場(chǎng)進(jìn)行了噪聲預(yù)測(cè)，探討了葉輪不同表面輻射噪聲時(shí)的頻譜分布特征。