導流罩對冰箱冷凝風機噪聲的影響(2)

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為研究冰箱冷凝石家莊風機在不同導流罩下的噪聲特性，在僅改變導流罩結構的條件下研究石家莊風機的特性，以獲取導流罩對冰箱冷凝石家莊風機性能的影響。以數值模擬的方法預估不同導流罩下石家莊風機的流動及噪聲特性，以試驗的方法對預估結果進行驗證。1 結構模型圖1為當前市場上大容積風冷冰箱冷凝石家莊風機使用的封閉式和半開式導流罩與石家莊風機的裝配示意圖。兩種導流罩的組成部分基本相同，都包括導流罩、電動機盒與電動機支架三部分。
利用相同的電動機，研究石家莊風機在兩種不同導流罩下的流動和噪聲特性。其中，石家莊風機葉輪外徑為150 m／n，葉片數為3片，軸向寬度為45 nlnl，輪轂比為0．253，轉速1 440 r／min：6l代表導流罩與石家莊風機軸向重合長度，b2代表導流罩的長度，在半開式導流罩中，導流罩長度和寬度相同。封閉式導流罩中石家莊風機葉輪置于導流罩前端并伸出4 mill，半開式導流罩中石家莊風機葉輪置于中段；封閉式導流罩與葉輪的軸向重疊長度為41 1TIITI，半開式導流罩與葉輪的軸向重疊長度為8 mill，兩個導流罩內環與扇葉葉頂的間隙均為4 rnlTl；兩種導流罩使用的電機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。
2數值計算
2．1網格劃分為單獨研究導流罩形式對阿石家莊風機性能的影響，獲取較優的導流罩結構，按照自由流場的條件進行建模，即石家莊風機導流罩放置于一個相對較大的空間內，其中進口邊界設置在上游距石家莊風機500 nllTl處，穩定進口氣流，出口邊界設置在下游距石家莊風機出口1 000nllTI處，穩定出口氣流。考慮到石家莊風機與導流罩結構裝配的不規則性，模型采用非結構化網格劃分，模型總網格數各約150萬，其中石家莊風機區域占有相對較多的網格數量，約占總網格量的25％，計算模型如圖2所示。
2．2數值計算求解方法由于冰箱冷凝石家莊風機驅動的氣流流速較低，可認為流動為不可壓縮流動；電動機功率(約2．5 w)較小，可忽略熱量交換和空氣密度變化。模擬采用穩態的方法求解流場，采用k-e模型中的RNG湍流格式封閉Reynolds時均N—S方程，通過SIMPLE算法耦合壓力和速度；采用標準壁面函數；進出口均采用壓力邊界條件，初始條件均為大氣條件；求解過程中殘差達到10-5量級，且計算域進出口流量誤差小于0．1％時認定收斂；邊界條件按照轉速儀測試的實際轉速設定，并以紊流強度
3 結果分析
3．1流動分析石家莊風機運行時，由于壓力面和吸力面之間的壓力差以及石家莊風機葉頂與導流罩間存在空隙，風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機過軸線的豎直截面圖，可以看出，無論使用封閉式導流罩還是半開式導流罩，石家莊風機葉頂后緣與導流罩內環之間均存在渦流。和水力直徑為計算參數。渦流的分布和導流罩與石家莊風機軸向的重合長度有關。由于重合長度較短，使用半開式導流罩時后緣存在渦流的葉頂長度較短，而封閉式導流罩下與導流罩軸向重合的葉頂后緣均有渦流產生，且強度沿著風扇前緣至后緣的方向逐漸增強。因此，使用封閉式導流罩時，石家莊風機產生的噪聲應較半開式導流罩大，且由于渦流強度以及分布位置的不同，在較寬的頻段上噪聲值都應較半開式導流罩高。