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除濕機風機異常噪聲分析及優化
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來源:本網 添加人:[db:添加人] 添加時間:2017-10-21 9:34:00


  除濕機室內機的噪聲大小主要取決于室內機風機的噪聲性能。其中氣動噪聲是室內機風機的主要噪聲源。風機的氣動噪聲主要由兩部分組成,即旋轉噪聲和渦流噪聲。旋轉噪聲是由于工作輪上均分布的葉片打擊周圍的氣體介質,引起周圍氣體壓力脈動而產生的,可以通過將風機葉片設置成不等間距或傾斜布置等方式,得到有效降低。近年來這方面的技術得到了廣泛應用,旋轉噪聲問題得到了較好控制,從而湍流噪聲成為影響除濕機氣動噪聲的主要因素。
  湍流噪聲是漩渦與漩渦分裂脫體引起葉片上壓力脈動所造成,故要有效地降低湍流噪聲需減小漩渦的能量和尺度。而離心風機內部流場復雜,運用試驗的方法發現并有效控制漩渦難度大、成本高。
  本文運用計算流體動力學方法對離心風機內部氣流場進行了數值模擬,在此基礎上通過改進蝸殼參數控制風機內部漩渦能量和尺度,達到降低湍流噪聲的目的。
  2離心風機數學模型建立及仿真分析此款前向多翼離心風機的主要性能參數如下表所示。
  表1原離心風機主要性能參數功率P(W)噪聲鑒于離心風機流道曲率大,流態復雜,因此計算中采用三維雷諾平均守恒Navier-Stokes方程??悸塹嚼胄姆緇醒沽?、速度不是很大,可以忽略空氣密度的變化,假設流動為不可壓縮流動;假設流動中無熱量交換,不考慮能量方程;對湍流運動引入各向同性假設,采用選取k-e標準方程湍流模型,壁面附近采用標準壁面函數。計算方法采用分解隱式方法,湍流動能、湍流耗散項、動量方程都采用二階迎風格式離散;壓力――速度耦合采用SIMPLE算法。
  考慮到流道形狀的復雜性,風機采用結構六面體和非結構四面體混合網格。風扇葉片所在流域采用結構六面體網格劃分,其他流域采用非結構四面體網格。風機葉輪模型及其網格劃分如、2所示:多翼離心風機網格定義葉輪區域為旋轉區,采用多重旋轉坐標系;其余區域為靜止區,采用靜止坐標系,坐標系原414電器2011-刊風扇網格點位于蝸殼后蓋板中心,Z軸指向進風口,Y軸指向出風口;葉片表面、后盤外表面為旋轉壁面,旋轉壁面與靜止壁面滿足無滑移條件;風機進氣口的進口截面及蝸殼的出口截面分別為計算域流體的進口與出口,進出口給定壓力邊界條件,進口壓力大小由風機額定風量與進口截面面積計算求出,進出口壓力為大氣壓。具體計算條件為:葉輪旋轉區域轉速1200rpm. 2.5數值模擬結果及分析數值分析結果表明:在風機出口區域,存在一個很大的低速區域,該低速區域存在較大的漩渦。
  出口漩渦尺寸均較大,所以可以較為穩定地存在于風機出口位置,由于其尺寸大,頻率低,結構較穩定,將導致很大的湍流噪聲。
  3湍流噪聲理論分析渦流噪聲又稱漩渦噪聲,它主要是由于氣流流經葉片時產生紊流附面層及漩渦與漩渦分裂脫體而引起葉片上壓力脈動所造成的,其頻率為:W――氣體與葉片相對速度L一物體正表面寬度在垂直于速度平面上的投影原風機縱截面速度分布由式1知風機的渦流噪聲頻率主要與氣流和葉片的相對速度見有關。F又與工作輪的圓周速度“有關是隨著工作輪上各點到轉軸軸心距離而變化。由內到外u是連續變化的,因而風機運轉時所產生的渦流噪聲是一種寬頻帶的連續譜。
  根據Ligthm理論,作為偶極子聲源的湍流噪聲功率正比于氣流速度的六次方。
  V氣流速度C――聲速D――氣流出口直徑n――作用因子P――介質密度由于湍流噪聲的寬頻帶特性,很難通過傳播途徑來控制噪聲。同時根據Ligthill理論,只要降低湍流速度就可以有效地降低湍流噪聲。通過采取改變風機蝸殼參數達到優化流場分布,提高風機效率,實現控制湍流噪聲的目的。
  4離心風機優化設計針對風機原型中氣流分離嚴重、揣流噪聲大的問題,對風機蝸殼進行優化設計。由于蝸殼出口擴張角度過大,導致分離嚴重,故將此出口擴張角度減小,如下圖虛線所示:優化后風機縱截面壓力分布如所示,圖中有效風機出口回流區域消失,優化后風機內部渦流尺度和速度大小明顯減小,根據Ligthill理論湍流噪聲功率將明顯降低。
  電器2011-增刊優化風機縱截面速度分布表2優化離心風機主要性能參數功率P(W)噪聲原狀態優化后由試驗結果可知,優化風機在轉速、功率等基本參數不變的情況下,噪聲降低2dB(A)左右,表明優化后風機湍流噪聲得到了控制。
  6結論經CFD模擬及實驗驗證,優化后,風機噪聲降低2dB(A)左右,效果良好;通過合理設置蝸殼出口擴張角度可達到優化氣流分布,進而達到降低湍流噪聲的目標;CFD方法是一種有效地控制除濕機氣流噪聲的數值分析方法。

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