壁掛式空調(diào)室內(nèi)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)優(yōu)化與降噪研究進(jìn)展*

張海南 邵雙全 田長(zhǎng)青/中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所

0 引言

空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類建筑中，給人類的生活條件帶來(lái)明顯的改善。數(shù)據(jù)顯示，2011 年我國(guó)房間空調(diào)器產(chǎn)品總產(chǎn)量突破1 億臺(tái)，占世界的75%，其中大部分為壁掛式空調(diào)器。壁掛式空調(diào)器因其結(jié)構(gòu)緊湊、外觀美觀，其運(yùn)行負(fù)荷能夠滿足普通家庭房間的制冷和供熱要求，所以一直以來(lái)都在家用空調(diào)市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。然而，其面臨著以下兩方面問(wèn)題：

1）降低噪聲迫在眉睫

噪聲污染已經(jīng)成為影響人民生活的一大公害，在較多城市市民對(duì)環(huán)境污染的投訴中，噪聲問(wèn)題已占了67%以上,空調(diào)噪聲在其中又占了非常大的比例[1-2]。壁掛式室內(nèi)機(jī)是空調(diào)室內(nèi)機(jī)的主要形式，由于直接安裝在室內(nèi)，所產(chǎn)生的噪聲很容易對(duì)室內(nèi)人員的工作和生活產(chǎn)生影響。同時(shí)，用戶對(duì)空調(diào)噪聲的主觀感覺(jué)比其他性能更加明顯，因此用戶對(duì)壁掛式室內(nèi)機(jī)的降噪性能要求比其他性能更高。解決壁掛式室內(nèi)機(jī)的噪聲問(wèn)題一直是國(guó)內(nèi)外各大空調(diào)器廠家技術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，產(chǎn)品的低噪聲已成為衡量市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)之一[3-5]。

2）節(jié)能減排日趨嚴(yán)峻

目前為了降低噪聲，主要是靠降低風(fēng)量，但犧牲了性能。降低噪聲與節(jié)約能耗的矛盾還沒(méi)有很好地解決。我國(guó)是一個(gè)能源短缺的國(guó)家，同時(shí)是一個(gè)能源消耗大國(guó)，建筑能耗問(wèn)題尤為嚴(yán)峻。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高，空調(diào)應(yīng)用日益廣泛，空調(diào)用電占總用電總量的比例在不斷上升，空調(diào)能耗已占總能耗20%左右，因而空調(diào)節(jié)能意義巨大[6]。

由于壁掛式家用空調(diào)的廣泛應(yīng)用，在降噪與節(jié)能兩方面做出改進(jìn)，不但有助于降低噪聲公害和國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略的實(shí)施，也將會(huì)給企業(yè)帶來(lái)巨大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和利潤(rùn)。

解決降噪與節(jié)能的難題要從優(yōu)化設(shè)計(jì)入手，室內(nèi)機(jī)風(fēng)道和空調(diào)器的性能參數(shù)有著密切的關(guān)系，是決定室內(nèi)機(jī)性能的主要因素[4,7]，因此室內(nèi)機(jī)風(fēng)道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尤為重要。由于壁掛式室內(nèi)機(jī)風(fēng)道內(nèi)部流動(dòng)的復(fù)雜性，流場(chǎng)優(yōu)化與降噪研究還很不充分，需要深入系統(tǒng)地進(jìn)行研究。

1 壁掛式室內(nèi)機(jī)結(jié)構(gòu)形式

壁掛式室內(nèi)機(jī)一般由進(jìn)風(fēng)百葉窗、熱交換器、貫流風(fēng)機(jī)(葉輪、蝸舌、蝸殼)和出風(fēng)導(dǎo)流片等幾個(gè)結(jié)構(gòu)組成，這些結(jié)構(gòu)組成室內(nèi)機(jī)的風(fēng)道。

圖1為風(fēng)道結(jié)構(gòu)剖面示意圖[8]?？照{(diào)運(yùn)行過(guò)程中，循環(huán)氣流從上部進(jìn)入室內(nèi)機(jī)，在換熱器處完成換熱后再通過(guò)貫流風(fēng)機(jī)，經(jīng)出風(fēng)導(dǎo)流片流出室內(nèi)機(jī)。其內(nèi)部流動(dòng)的顯著特點(diǎn)是流體兩次流經(jīng)貫流風(fēng)機(jī)葉輪，在貫流風(fēng)機(jī)內(nèi)形成特有的偏心渦現(xiàn)象，流動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜。

圖1 掛壁式空調(diào)室內(nèi)機(jī)風(fēng)道結(jié)構(gòu)[8]

擁有較大風(fēng)量和較低的噪聲水平是性能優(yōu)良的室內(nèi)機(jī)的標(biāo)志。然而，這兩者又存在著矛盾，增大循環(huán)風(fēng)量往往導(dǎo)致噪聲也同時(shí)增大。這就必須采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法獲得兩者之間的平衡。對(duì)風(fēng)道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以獲得較大的風(fēng)量和較小的噪聲水平。近年來(lái)，很多企業(yè)和高校正在對(duì)壁掛式室內(nèi)機(jī)的風(fēng)道進(jìn)行研究，以求實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)優(yōu)化和降低噪聲。

2 流場(chǎng)優(yōu)化與降噪研究進(jìn)展

壁掛式空調(diào)室內(nèi)機(jī)風(fēng)道流場(chǎng)按其位置大概可以分為換熱器流場(chǎng)、貫流風(fēng)機(jī)流場(chǎng)和進(jìn)出風(fēng)口流場(chǎng)。下面將分別針對(duì)這三個(gè)部分介紹國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展。這里，由于貫流風(fēng)機(jī)的應(yīng)用不僅限于空調(diào)室內(nèi)機(jī)，貫流風(fēng)機(jī)的普遍研究結(jié)果對(duì)于空調(diào)用貫流風(fēng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)也有重要的參考價(jià)值，因此貫流風(fēng)機(jī)流場(chǎng)部分將包括這些普遍內(nèi)容的研究進(jìn)展。

2.1 換熱器流場(chǎng)優(yōu)化與降噪研究

換熱器是空調(diào)室內(nèi)機(jī)的重要組成部分，也是實(shí)現(xiàn)空調(diào)制冷制熱的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件?？照{(diào)室內(nèi)機(jī)換熱器一般采用管翅式換熱器，翅片多選用特殊材料處理的鋁翅片，且翅片上設(shè)有開(kāi)窗結(jié)構(gòu)來(lái)增加換熱。換熱器附近的流場(chǎng)對(duì)室內(nèi)機(jī)風(fēng)道的整體流場(chǎng)有著重要的影響。不同換熱器結(jié)構(gòu)，如換熱器折數(shù)、布置方式、翅片形式的不同，會(huì)使空調(diào)室內(nèi)機(jī)的性能有著很大的差別，因此，對(duì)換熱器的結(jié)構(gòu)的研究也就具有重要的意義[9]。這方面研究可以分為兩類，一是研究換熱器結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)道系統(tǒng)特性的影響，二是研究其本身?yè)Q熱和壓降特性。

對(duì)于第一類研究，早期主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行。2000年，鄧明義等人[10]對(duì)于風(fēng)道內(nèi)換熱器的折數(shù)和布置方式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，提出了三種可以降低氣動(dòng)噪聲的方法，即采用四折式換熱器、適當(dāng)加大換熱器距葉輪的距離和采用蒸發(fā)器局部倒片。實(shí)驗(yàn)證明了這三種方法單獨(dú)或聯(lián)合使用可以得到較好降噪效果。但加大換熱器與葉輪距離受整體尺寸限制，是否對(duì)換熱有影響也需進(jìn)一步探討。

隨著計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的迅速發(fā)展，采用數(shù)值模擬方法進(jìn)行的研究逐漸增多。2003年，郝輝等人[11]應(yīng)用FLUENT軟件對(duì)室內(nèi)機(jī)換熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，研究結(jié)果同樣表明增大換熱器與葉輪距離，采用四折甚至圓弧形換熱器對(duì)于優(yōu)化內(nèi)部流動(dòng)和降低噪聲有明顯效果。此后，胡俊偉等人[8-9]采用STAR-CD軟件對(duì)不同折數(shù)換熱器以及圓弧形換熱器開(kāi)展了模擬計(jì)算，得出與郝輝等人相同的結(jié)論。并指出多折換熱器布置方式能夠給貫流風(fēng)機(jī)提供一個(gè)比較好的進(jìn)氣流場(chǎng)，但是多折的形狀會(huì)增加換熱器模具的成本，還會(huì)增大室內(nèi)機(jī)的厚度。這也是在目前平板型薄厚度室內(nèi)機(jī)結(jié)構(gòu)成為主流趨勢(shì)的情況下，改善換熱器結(jié)構(gòu)遇到的一個(gè)突出的矛盾。2011 年，陳煥新等人[12]采用FLUENT數(shù)值模擬的方法研究了四種采用不同結(jié)構(gòu)換熱器的室內(nèi)機(jī)風(fēng)道流場(chǎng)，指出了一種貫流風(fēng)機(jī)進(jìn)口氣流更為均勻的方案。這種通過(guò)數(shù)值模擬選擇最佳方案的方法受限于隨機(jī)性，獲得的優(yōu)化效果比較有限。

對(duì)于第二類研究，雖然國(guó)內(nèi)外針對(duì)管翅式換熱器特性研究比較廣泛，但結(jié)合空調(diào)室內(nèi)機(jī)流場(chǎng)特點(diǎn)進(jìn)行的較少。金巍巍等人[13]設(shè)計(jì)了適用于低流速和Re 數(shù)(迎面風(fēng)速lm/s 與3m/s，對(duì)應(yīng)Re 數(shù)901與2 702)下的空調(diào)室內(nèi)機(jī)用管翅式換熱器的開(kāi)縫翅片形式。研究表明在上述迎面風(fēng)速和Re數(shù)范圍內(nèi)，開(kāi)縫翅片性能曲線和平片性能曲線不可避免地有一個(gè)交叉點(diǎn)，對(duì)應(yīng)Re 數(shù)稱為轉(zhuǎn)折Re數(shù)。在交叉點(diǎn)前的速度和Re 數(shù)范圍內(nèi)，平片換熱器的綜合性能優(yōu)于開(kāi)縫翅片，而交叉點(diǎn)后則相反，并據(jù)此提出了改善換熱器綜合性能的“前疏后密”原則。上海交通大學(xué)胡俊偉等人[14]利用計(jì)算流體力學(xué)軟件STAR-CD分析了開(kāi)縫翅片厚度對(duì)換熱器壓降、換熱特性的影響。得出了翅片開(kāi)縫能起到強(qiáng)化換熱的效果且開(kāi)縫翅片厚度存在最佳值等結(jié)論，為優(yōu)化新型管翅式換熱器提供了參考。

可見(jiàn)，換熱器的流場(chǎng)優(yōu)化與降噪方法主要是改變折數(shù)、位置、翅片形式等結(jié)構(gòu)參數(shù)。但其中有些參數(shù)的改變對(duì)于室內(nèi)機(jī)控制成本和尺寸都較為不利，目前的研究大多沒(méi)有結(jié)合實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行考察，實(shí)際應(yīng)用的限制也應(yīng)該予以考慮。

2.2 貫流風(fēng)機(jī)流場(chǎng)優(yōu)化與降噪研究

貫流風(fēng)機(jī)由于具有體積小、噪聲低和流量平穩(wěn)的特點(diǎn)，是掛壁式空調(diào)器室內(nèi)機(jī)流道中最重要的部件，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。貫流風(fēng)機(jī)內(nèi)部氣流兩次流經(jīng)葉輪葉片，在葉輪內(nèi)部靠近渦舌區(qū)域存在一個(gè)偏心渦。貫流風(fēng)機(jī)的三個(gè)結(jié)構(gòu)：葉輪、蝸舌和蝸殼均對(duì)風(fēng)機(jī)的流場(chǎng)和噪聲有著重要影響。

圖2 貫流風(fēng)機(jī)葉輪圖

上世紀(jì)六十年代，日本學(xué)者就開(kāi)始進(jìn)行針對(duì)貫流風(fēng)機(jī)的研究[17-19]。近二十年來(lái)，由于空調(diào)等家用電器行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)貫流風(fēng)機(jī)的研究需求迫切，所以有許多學(xué)者開(kāi)展了貫流風(fēng)機(jī)的研究，推動(dòng)了室內(nèi)機(jī)節(jié)能降噪水平的提高。目前，對(duì)于壁掛式室內(nèi)機(jī)貫流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)研究主要集中在貫流風(fēng)機(jī)葉輪上，提出了不等距葉輪、斜齒葉輪等一系列新形式。同時(shí)，蝸舌、蝸殼等外部結(jié)構(gòu)的影響分析也逐漸深入。下面將分葉輪與外部結(jié)構(gòu)兩部分總結(jié)目前的研究進(jìn)展。

2.2.1 葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)貫流風(fēng)機(jī)的葉輪提出的優(yōu)化方案主要有不等距葉輪、斜齒葉輪、分節(jié)葉輪、大小葉片葉輪等。這些新形式葉輪的出現(xiàn)使得風(fēng)機(jī)節(jié)能降噪技術(shù)有了廣闊的發(fā)展空間。

不等距葉輪和斜齒葉輪與普通葉輪相比可以顯著降低噪聲，這兩種葉輪研究發(fā)展較早，并且有了較好的應(yīng)用。區(qū)穎達(dá)等人[20]采用實(shí)驗(yàn)方法研究了不等距葉輪與斜齒葉輪的降噪效果，發(fā)現(xiàn)流量較低時(shí)，這兩種葉輪有降噪效果，但隨著流量的增加，這兩種葉輪的噪聲增加量大于普通葉輪，在大流量范圍內(nèi)噪聲特性比普通葉輪更差。這表明，不等距葉輪和斜齒葉輪的噪聲受流量影響更為明顯，為后來(lái)的研究提供了借鑒。

目前，不等距葉輪設(shè)計(jì)中最重要的問(wèn)題是合理確定葉片的分布。Moon 等人[21-22]采用數(shù)值計(jì)算方法研究發(fā)現(xiàn)葉片間隔角按照正弦分布可以將基頻噪聲在頻譜上幾乎對(duì)稱地分散開(kāi)，增加葉片分布的隨機(jī)性則會(huì)使基頻噪聲移向高頻。雖然所提出的兩種不等間距葉輪布置方式獲得的并不明顯，但說(shuō)明了找到最佳分布規(guī)律可以更好地達(dá)到降噪效果。此后，胡俊偉等人[23]提出的不等距葉輪結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了噪聲的顯著降低。但仍然采用隨機(jī)選取法確定葉片分布，還缺乏通用性。

斜齒葉輪設(shè)計(jì)中最重要的問(wèn)題是葉片扭曲角度的選取。Tsai等人[24]采用實(shí)驗(yàn)方法對(duì)比了采用直葉輪和兩種扭曲角度不同的斜齒葉輪的貫流風(fēng)機(jī)特性，見(jiàn)圖3。RSA-0、RSA-5、RSA-10 分別代表直葉輪、扭曲一個(gè)葉片間距和扭曲兩個(gè)葉片間距。研究表明扭曲角度較小時(shí)斜葉輪具有更好的聲學(xué)特性，但角度較大時(shí)高頻噪聲會(huì)增大。這表明，采用斜齒葉輪時(shí)，葉片的扭曲角度存在著最佳值，這對(duì)于斜齒葉輪的設(shè)計(jì)有參考價(jià)值。

圖3 直葉輪與兩種扭曲角度不同的斜葉輪

不等距葉輪與斜齒葉輪都可以實(shí)現(xiàn)降噪效果，因而將兩者綜合起來(lái)是很有潛力的發(fā)展方向。游斌等人[25]設(shè)計(jì)了一種斜齒不等距葉輪，即在不改變蝸殼和蝸舌配置的條件下，將常規(guī)直貫流葉輪的葉片沿圓周不等間距分布，同時(shí)在軸線方向上將葉片沿圓周扭曲一定的角度。在原有的流量-壓力特性不變的條件下，相同流量時(shí)噪聲降低0.6～1dB,葉片通過(guò)頻率噪聲峰值降低約6.5dB。

斜齒葉輪雖然能夠很好的降低噪聲和改善音質(zhì)，但模具成本高、生產(chǎn)效率低。游斌等人[26]研究了一種大小葉片葉輪，沿圓周方向上，大小葉片交錯(cuò)分布，葉片之間不等距分布。實(shí)驗(yàn)表明這種葉輪具有斜齒葉輪的低噪聲和高品位音質(zhì)，同時(shí)具有更低的模具成本和更高的生產(chǎn)效率。

采用分節(jié)葉輪也是一種改善貫流風(fēng)機(jī)性能的方法。這種葉輪軸向分成若干節(jié)，節(jié)和節(jié)之間設(shè)計(jì)一定的轉(zhuǎn)角。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)可以明顯的降低噪聲而不影響氣動(dòng)性能。Li 等人[27]的研究結(jié)果表明，對(duì)于所研究的分為10 節(jié)的葉輪來(lái)說(shuō)每一節(jié)葉輪之間的最佳轉(zhuǎn)角為3°～4°。邵雙全等人[28]采用數(shù)值仿真方法研究了分節(jié)葉輪的噪聲。所研究的葉輪分為六節(jié)，節(jié)與節(jié)之間轉(zhuǎn)角為4.938°。計(jì)算得出噪聲值低于40dB(A),且與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。

2.2.2 葉輪外部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

葉輪外部結(jié)構(gòu)主要包括蝸舌和蝸殼，它們對(duì)風(fēng)機(jī)性能也有著重要的影響。1976年，日本科學(xué)家Murata等人[29-30]采用實(shí)驗(yàn)方法首次定量地研究了蝸殼蝸舌等外部結(jié)構(gòu)尺寸與風(fēng)機(jī)性能的關(guān)系。指出蝸舌間隙、蝸舌進(jìn)氣端位置角與蝸殼形狀是影響性能的主要因素，而其他參數(shù)影響較小。進(jìn)一步地，詳細(xì)分析了這些參數(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)性能曲線和流場(chǎng)內(nèi)偏心渦位置的影響，為后續(xù)研究打下了很好的基礎(chǔ)。目前，針對(duì)葉輪外部結(jié)構(gòu)的研究可分為以下幾個(gè)方面：

一些研究著眼于蝸舌結(jié)構(gòu)本身的改進(jìn)。2000 年，Koo[31-32]通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了通過(guò)采用斜蝸舌可以降低室內(nèi)機(jī)的噪聲水平，為貫流風(fēng)機(jī)降噪提供了一個(gè)可選擇的方向。在此基礎(chǔ)上，周撥等人[33]通過(guò)試驗(yàn)比較了用直蝸舌和斜蝸舌時(shí)內(nèi)流、外特性及噪聲頻譜。可以看出斜蝸舌與直蝸舌相比，外特性性能略有改善；斜蝸舌有效地離散降低了葉片與蝸舌干涉頻率對(duì)應(yīng)的噪聲峰值，有助于貫流風(fēng)機(jī)整體噪聲的控制。揭示了斜蝸舌改善葉輪內(nèi)流、降低噪聲及斜蝸舌設(shè)計(jì)的有效性。

另一些研究著眼于研究蝸舌形狀及位置(間隙)的改變對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響。Govardhan等人[34]研究了六種貫流風(fēng)機(jī)（三種葉輪和兩種蝸舌）的性能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口總壓和靜壓并不隨葉輪和蝸舌形狀發(fā)生變化，而在葉輪出口卻變化很大，其中一種葉輪和蝸舌進(jìn)行搭配可以獲得更高的總壓和效率。胡俊偉等人[35]采用CFD 方法，研究了蝸舌間隙、進(jìn)口角、蝸殼間隙、蝸舌位置角和出口角等一系列參數(shù)與貫流風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口流速間的關(guān)系，從中尋找出了每個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)貫流風(fēng)機(jī)流場(chǎng)影響的規(guī)律。陳啟明等人[36]采用實(shí)驗(yàn)方法比較了四種葉輪尺寸參數(shù)、蝸舌間隙和蝸殼間隙不同的貫流風(fēng)機(jī)性能，得出了該空調(diào)器貫流風(fēng)機(jī)最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)值。文獻(xiàn)[35]與文獻(xiàn)[36]的研究分別針對(duì)單一參數(shù)變化和多參數(shù)變化下的性能變化，但還缺乏整體性和系統(tǒng)性。

也有學(xué)者將材料技術(shù)的一些新成果應(yīng)用于蝸舌的改進(jìn)。賴煥新等人對(duì)采用多孔蝸舌的貫流風(fēng)機(jī)性能和噪聲進(jìn)行了研究。其中，文獻(xiàn)[37-38]對(duì)采用多孔板和容腔組合而成的蝸舌進(jìn)行了研究，見(jiàn)圖4。結(jié)果表明多孔蝸舌對(duì)貫流風(fēng)機(jī)的壓力-流量曲線作用并不明顯,但有一定的降噪能力。文獻(xiàn)[39]使用四種不同的多孔材料制作蝸舌，得出某貫流風(fēng)機(jī)蝸舌的四種替換方案。實(shí)驗(yàn)表明相比原風(fēng)機(jī)，四種多孔材料方案改造后，風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能均有一定的提高，但噪聲卻有所增大。雖然沒(méi)有得到顯著的性能提高和降噪效果，但為貫流風(fēng)機(jī)引入新材料和工藝的思想值得借鑒。

圖4 多孔板與容腔組合的蝸舌結(jié)構(gòu)圖

大多數(shù)研究的出發(fā)點(diǎn)是在流量一定下降低噪聲，Wu 等人[40]著眼于在避免噪聲加強(qiáng)的情況下提高流量，提出了兩種改進(jìn)的蝸舌外形。這兩種改進(jìn)都能實(shí)現(xiàn)在不增大噪聲的前提下顯著提高流量。將室內(nèi)機(jī)的性能和噪聲綜合考慮是其出色之處。

綜上所述，貫流風(fēng)機(jī)及其在壁掛式室內(nèi)機(jī)中的應(yīng)用研究還存在以下一些問(wèn)題和不足：

1）改善氣動(dòng)和噪聲性能多針對(duì)貫流風(fēng)機(jī)的一個(gè)部件進(jìn)行，較少?gòu)娘L(fēng)機(jī)和風(fēng)道整體的系統(tǒng)角度考慮，流道內(nèi)多個(gè)參數(shù)變量下的最優(yōu)化設(shè)計(jì)值得研究；

2）降噪研究大多只關(guān)心噪聲降低而忽略了流量等風(fēng)機(jī)性能參數(shù)，使得與實(shí)際應(yīng)用有一定距離；

3）不等距葉輪的葉片分布主要是采用隨機(jī)選取法，所得到的降噪效果有一定隨機(jī)性。為了不等距葉輪更廣泛地應(yīng)用，需要解決葉片的最佳分布問(wèn)題。可以參照軸流風(fēng)機(jī)的研究方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.3 進(jìn)出風(fēng)口流場(chǎng)優(yōu)化與降噪研究

壁掛式空調(diào)室內(nèi)機(jī)風(fēng)道進(jìn)出風(fēng)口結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)室內(nèi)機(jī)的性能產(chǎn)生影響，如貫流風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)方式、風(fēng)道排氣口的擴(kuò)散角及出風(fēng)導(dǎo)流片的厚度等。

2003年，鄒道玉等人[41]對(duì)室內(nèi)機(jī)氣流出口底盤(pán)型線進(jìn)行了CFD 模擬研究。研究表明出口部分底盤(pán)型線不能完全按照等壓線來(lái)設(shè)計(jì),而是要有一定擴(kuò)散角。通過(guò)大量的模擬分析,指出出口擴(kuò)散角合理的范圍為10°～15°。

胡俊偉、丁國(guó)良等人[8,42]采用實(shí)驗(yàn)方法研究了室內(nèi)機(jī)出風(fēng)口導(dǎo)流片對(duì)室內(nèi)機(jī)噪聲和聲質(zhì)量的影響，在直齒等間距和斜齒非等間距兩種葉輪下，采用不同厚度的導(dǎo)流片對(duì)室內(nèi)機(jī)響度進(jìn)行了分析。研究表明增大導(dǎo)流片厚度可降低室外機(jī)噪聲，但由于導(dǎo)流片厚度增大的同時(shí)，出風(fēng)口流量也會(huì)隨之減小，因此導(dǎo)流片厚度也不宜過(guò)大。他們推薦導(dǎo)流片厚度不宜大于8mm，取6～7mm較為合適。

目前，進(jìn)出風(fēng)口流場(chǎng)優(yōu)化與降噪研究較少。由于進(jìn)出風(fēng)方式和位置對(duì)于流道內(nèi)氣流流動(dòng)情況有較大影響，因此有必要對(duì)進(jìn)出風(fēng)口的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步研究。

3 總結(jié)與展望

以上分別針對(duì)壁掛式室內(nèi)機(jī)流場(chǎng)的三個(gè)部分：換熱器流場(chǎng)、貫流風(fēng)機(jī)流場(chǎng)和進(jìn)出風(fēng)口口流場(chǎng)的研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹，并分別提出了建議。然而，對(duì)于每個(gè)部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的最終目的是室內(nèi)機(jī)風(fēng)道系統(tǒng)發(fā)揮最優(yōu)性能，這需要研究怎樣使各部件之間達(dá)到最佳配合，從而獲得流場(chǎng)優(yōu)化與降噪效果。針對(duì)壁掛式室內(nèi)機(jī)整體流道性能的研究還很不充分，今后的研究可以考慮以下幾個(gè)方面：

1）從提高總體性能（提高風(fēng)量、換熱量與降低噪聲）的角度研究壁掛式室內(nèi)機(jī)風(fēng)道系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，而不是單獨(dú)考慮其中一個(gè)指標(biāo)。這更有利于總體性能的提升和產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用。

2）由于單獨(dú)考慮某個(gè)部件獲得的性能改進(jìn)十分有限，需要綜合考慮換熱器、進(jìn)出風(fēng)口和貫流風(fēng)機(jī)組成的整個(gè)風(fēng)道系統(tǒng)，進(jìn)行整體風(fēng)道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)性能的最優(yōu)化。

3）采用數(shù)值模擬方法研究，研發(fā)出一整套模擬、優(yōu)化室內(nèi)機(jī)風(fēng)道結(jié)構(gòu)的方法，縮短企業(yè)的研發(fā)周期并且節(jié)約大量實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。

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