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為研究冰箱冷凝石家莊風(fēng)機(jī)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)的特性，以獲取導(dǎo)流罩對(duì)冰箱冷凝石家莊風(fēng)機(jī)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)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。1 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)使用的封閉式和半開式導(dǎo)流罩與石家莊風(fēng)機(jī)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)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)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)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)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)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。
2數(shù)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)阿石家莊風(fēng)機(jī)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)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)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)出口1 000nllTI處，穩(wěn)定出口氣流?？紤]到石家莊風(fēng)機(jī)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)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)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
3 結(jié)果分析
3．1流動(dòng)分析石家莊風(fēng)機(jī)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)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)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)葉頂后緣與導(dǎo)流罩內(nèi)環(huán)之間均存在渦流。和水力直徑為計(jì)算參數(shù)。渦流的分布和導(dǎo)流罩與石家莊風(fēng)機(jī)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)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。