導(dǎo)流罩對(duì)冰箱冷凝風(fēng)機(jī)噪聲的影響水（2）

風(fēng)機(jī)廠石家莊風(fēng)機(jī)廠石家莊風(fēng)機(jī)石家莊市風(fēng)機(jī)廠石家莊風(fēng)機(jī)維修石家莊風(fēng)機(jī)銷售

為研究冰箱冷凝石家莊風(fēng)機(jī)廠在不同導(dǎo)流罩下的噪聲特性，在僅改變導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)的條件下研究石家莊風(fēng)機(jī)廠的特性，以獲取導(dǎo)流罩對(duì)冰箱冷凝石家莊風(fēng)機(jī)廠性能的影響。以數(shù)值模擬的方法預(yù)估不同導(dǎo)流罩下石家莊風(fēng)機(jī)廠的流動(dòng)及噪聲特性，以試驗(yàn)的方法對(duì)預(yù)估結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
結(jié)構(gòu)模型
圖1為當(dāng)前市場(chǎng)上大容積風(fēng)冷冰箱冷凝石家莊風(fēng)機(jī)廠使用的封閉式和半開式導(dǎo)流罩與石家莊風(fēng)機(jī)廠的裝配示意圖。兩種導(dǎo)流罩的組成部分基本相同，都包括導(dǎo)流罩、電動(dòng)機(jī)盒與電動(dòng)機(jī)支架三部分。利用相同的電動(dòng)機(jī)，研究石家莊風(fēng)機(jī)廠在兩種不同導(dǎo)流罩下的流動(dòng)和噪聲特性。其中，石家莊風(fēng)機(jī)廠葉輪外徑為150 m／n，葉片數(shù)為3片，軸向?qū)挾葹?5 nlnl，輪轂比為0．253，轉(zhuǎn)速1 440 r／min：6l代表導(dǎo)流罩與石家莊風(fēng)機(jī)廠軸向重合長(zhǎng)度，b2代表導(dǎo)流罩的長(zhǎng)度，在半開式導(dǎo)流罩中，導(dǎo)流罩長(zhǎng)度和寬度相同。
封閉式導(dǎo)流罩中石家莊風(fēng)機(jī)廠葉輪置于導(dǎo)流罩前端并伸出4 mill，半開式導(dǎo)流罩中石家莊風(fēng)機(jī)廠葉輪置于中段；封閉式導(dǎo)流罩與葉輪的軸向重疊長(zhǎng)度為41 1TIITI，半開式導(dǎo)流罩與葉輪的軸向重疊長(zhǎng)度為8 mill，兩個(gè)導(dǎo)流罩內(nèi)環(huán)與扇葉葉頂?shù)拈g隙均為4 rnlTl；兩種導(dǎo)流罩使用的電機(jī)盒形狀與尺寸基本相同，均位于流道的中心位置，尺寸約為80 mmx70 mill。值計(jì)算
2．1網(wǎng)格劃分為單獨(dú)研究導(dǎo)流罩形式對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)廠性能的影響，獲取較優(yōu)的導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)，按照自由流場(chǎng)的條件進(jìn)行建模，即石家莊風(fēng)機(jī)廠導(dǎo)流罩放置于一個(gè)相對(duì)較大的空間內(nèi)，其中進(jìn)口邊界設(shè)置在上游距石家莊風(fēng)機(jī)廠500 nllTl處，穩(wěn)定進(jìn)口氣流，出口邊界設(shè)置在下游距石家莊風(fēng)機(jī)廠出口1 000nllTI處，穩(wěn)定出口氣流。考慮到石家莊風(fēng)機(jī)廠與導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)裝配的不規(guī)則性，模型采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，模型總網(wǎng)格數(shù)各約150萬(wàn)，其中石家莊風(fēng)機(jī)廠區(qū)域占有相對(duì)較多的網(wǎng)格數(shù)量，約占總網(wǎng)格量的25％，計(jì)算模型如圖2所示。
2．2數(shù)值計(jì)算求解方法由于冰箱冷凝石家莊風(fēng)機(jī)廠驅(qū)動(dòng)的氣流流速較低，可認(rèn)為流動(dòng)為不可壓縮流動(dòng)；電動(dòng)機(jī)功率(約2．5 w)較小，可忽略熱量交換和空氣密度變化。模擬采用穩(wěn)態(tài)的方法求解流場(chǎng)，采用k-e模型中的RNG湍流格式封閉Reynolds時(shí)均N—S方程，通過(guò)SIMPLE算法耦合壓力和速度；采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)；進(jìn)出口均采用壓力邊界條件，初始條件均為大氣條件；求解過(guò)程中殘差達(dá)到10-5量級(jí)，且計(jì)算域進(jìn)出口流量誤差小于0．1％時(shí)認(rèn)定收斂；邊界條件按照轉(zhuǎn)速儀測(cè)試的實(shí)際轉(zhuǎn)速設(shè)定，并以紊流強(qiáng)度和水力直徑為計(jì)算參數(shù)。3 結(jié)果分析3．1流動(dòng)分析石家莊風(fēng)機(jī)廠運(yùn)行時(shí)，由于壓力面和吸力面之間的壓力差以及石家莊風(fēng)機(jī)廠葉頂與導(dǎo)流罩間存在空隙，風(fēng)扇葉頂后緣形成大量渦流，這種渦流是引起噪聲的主要原因u川。圖3、4是冰箱冷凝石家莊風(fēng)機(jī)廠過(guò)軸線的豎直截面圖，可以看出，無(wú)論使用封閉式導(dǎo)流罩還是半開式導(dǎo)流罩，石家莊風(fēng)機(jī)廠葉頂后緣與導(dǎo)流罩內(nèi)環(huán)之間均存在渦流。
結(jié)合圖5，渦流的分布和導(dǎo)流罩與石家莊風(fēng)機(jī)廠軸向的重合長(zhǎng)度有關(guān)。由于重合長(zhǎng)度較短，使用半開式導(dǎo)流罩時(shí)后緣存在渦流的葉頂長(zhǎng)度較短，而封閉式導(dǎo)流罩下與導(dǎo)流罩軸向重合的葉頂后緣均有渦流產(chǎn)生，且強(qiáng)度沿著風(fēng)扇前緣至后緣的方向逐漸增強(qiáng)。因此，使用封閉式導(dǎo)流罩時(shí)，石家莊風(fēng)機(jī)廠產(chǎn)生的噪聲應(yīng)較半開式導(dǎo)流罩大，且由于渦流強(qiáng)度以及分布位置的不同，在較寬的頻段上噪聲值都應(yīng)較半開式導(dǎo)流罩高。
選取流道中石家莊風(fēng)機(jī)廠葉片前端截面至主流充分發(fā)展的截面的渦量進(jìn)行分析，得到渦量變化曲線如圖6所示。可以看出，使用封閉式導(dǎo)流罩時(shí)葉片產(chǎn)生的湍流強(qiáng)度較高，在流動(dòng)過(guò)程中的耗散速度也較快。湍流強(qiáng)度大反映了在該型導(dǎo)流罩下石家莊風(fēng)機(jī)廠產(chǎn)生的氣體湍流程度較高，而耗散速度快則反映了渦流的高度不穩(wěn)定性，在半開式導(dǎo)流罩下石家莊風(fēng)機(jī)廠產(chǎn)生的氣流流場(chǎng)較為穩(wěn)定。鑒于石家莊風(fēng)機(jī)廠在半開式導(dǎo)流罩下較優(yōu)的氣動(dòng)性能，將其裝配至冰箱的冷凝器模塊并進(jìn)行系統(tǒng)仿真。改變半開式導(dǎo)流罩的長(zhǎng)度，并以石家莊風(fēng)機(jī)廠出口的湍流強(qiáng)度為判斷標(biāo)準(zhǔn)，研究了石家莊風(fēng)機(jī)廠在不同半開式導(dǎo)流罩長(zhǎng)度下的氣動(dòng)性能，結(jié)果如圖7所示。可以看出，與已有研究成果【lo】的趨勢(shì)類似，湍流強(qiáng)度先減小后增大，對(duì)于所研究的石家莊風(fēng)機(jī)廠，導(dǎo)流罩長(zhǎng)度為12．5 mm左右時(shí)湍流強(qiáng)度最低。