空调噪声的机理与解决方案综述

空调噪声的机理与解决方案简述旋涡噪声产生的机理与对策机械噪声产生的机理与对策气固耦合噪声的机理与对策噪声是家用电器的一项重要指标，受到消费者的普遍关注，也成为提高产品市场竞争力的重要指标之一。1.旋涡噪声（气动噪声）机理旋涡噪声产生的原因：1、靠近叶片出口处的边界层脱体；2、气流在蜗壳中扩压流动时的脱体；3、叶片进口处流动分离；4、偏离最佳工况时流动的恶化。解决方案及途径：方法：CAD/CFD/PIV内流测试优化、结构振动分析前期做过工作：1、空调室外风扇安装结构2、空调室内风机的内流特性CAD/CFD/PIVPIV实验室1.1空调室外风扇安装结构对内流特性的影响概况使用CFD-Fluent软件，对空调用室外风扇内流特性进行三维数值分析，通过调整轴流风扇的轴向进气间距和不同电机支架的设置，考察风扇内流及其性能的变化。实施方法1、网格生成采用非结构化网格技术，运用GAMBIT生成网格。2、计算方法不可压流动的SIMPLE方法求解时均N-S方程，湍流模型采用K-ε湍流模型。在转速为850rpm时，改进前、后的室外机如图示：图1支架在内时的结构图图2支架在外时的结构图网格生成网格：支架在内时的网格图支架在外时的网格图（401289）（459033）有无电机支架时进气同一位置处的压力图等值线图新安装方式与原安装方式时风机子午面上的流动速度矢量图电机支架在内、外时叶轮进、出口位压力等值线分布叶尖涡轨迹的发展计算结果和实验对比SSTipvortexcorePS某截面:二次流流线图（n=890rpm）SS4m/sPIV测试结果CFD计算结果噪声特性对比图结论1.CFD的数值计算结果为改进优化提供了依据；计算结果和实验结果相符；2.电机支架是影响内流场的主要因素，同时也是影响风机性能和气动噪声的关键部件。3.算例表明，良好的方案能够在风量增加5.6%的同时，降低噪声2~3dB（A）。1.2空调用贯流风机的内流模拟与性能实验影响贯流风机系统性能的两个重要参数蜗壳形式变化蜗舌间隙变化（不带蒸发器）1.2.1蜗壳形式变化对风机系统性能的影响五种不同的计算流道图形各种流道速度云图流道R105速度云图流道R112速度云图流道R120速度云图流道R127速度云图流道R135速度云图计算性能曲线0510152025300.250.450.650.851.05Q(kg/s)P(Pa)R135R127R120R112R105不同流道时性能的变化小结五种不同的流道中，流道R120的中间流道与贯流叶轮匹配较好。从内流场图谱中可以看出，随着从流道R值的增大，偏心涡不断的向上移动。由于蜗舌的阻挡作用，偏心涡引起的回流将受到蜗舌的限制，使得其对流场的影响有所减小。蜗舌部位结构图蜗舌间隙分析示意图1.2.2蜗舌间隙变化对风机系统性能的影响00.20.40.60.811.21.41.61.820.40.50.60.70.8ΦΨS=3mmS=6mmS=9mm05101520253035400.60.70.80.911.11.2Q(kg/s)Pst(Pa)S=3mmS=6mmS=9mm不同间隙性能的变化不同蜗舌间隙时静压和流量的变化计算结果蜗舌间隙为3mm蜗舌间隙为6mm蜗舌间隙为9mm速度矢量局部图小结当蜗舌间隙由小至大变化时，在流量增加的全流量域，压力呈减少趋势变化。流场显示中可以看到，蜗舌间隙增大时，贯流风机的流量降低。所以，适当的减小蜗舌间隙、可使叶轮内部的循环气流减小，贯流区域增加，从而增加贯流风机的流量和压头。当间隙过小时，将增加管网阻力，同时部分能量转化为噪声能，使得风机系统噪声增大，从而降低整个风机的性能。2.机械性噪声机械性噪声是指在制造或安装过程中，由于工艺等方面的缺陷所引起的。现已作工作中主要研究了空调室外机的配管振动引起的噪声。配管振动分析空调室外机在工作时由于压缩机的振动，引起管路及外壳的振动。通过改变配管的走向，可减少外壳振动，从而降低噪声。1、针对三种不同的配管形式（X型，Y型，W型）2、主要考虑管道对外壳的作用力3、计算以压缩机、四通阀、储气包，管道做为计算对象4、计算频率从5HZ-60HZ实施方案W型配管计算模型Y型配管计算模型X型配管计算模型配管形式的对比配管对外壳X向作用力配管对外壳Y向作用力配管对外壳Z向作用力配管对外壳的作用力配管对外壳的弯矩配管对外壳X向弯矩配管对外壳Y向弯矩配管对外壳Z向弯矩配管的振动位移（频率f=49HZ）W型配管Y型配管X型配管小结配量对外壳作用力引起的振动主要看其垂直于表面的力，从图中可看到，在49HZ处，X型配管对外壳X向作用力及其振动位移都最小，因此可初步判断X型配管引起的振动噪声较小。3.气固耦合噪声气固耦合噪声是比以上两种噪声更为复杂的噪声。现已做了初步的机理研究，这将是我们以后的主要研究方向。部分科研成果内容1、获2002年广东省科技进步三等奖，专利技术1项，2002年顺德市科技进步一等奖，2003年优秀博士后等，为企业节约成本2300万，取得了明显的经济效益和社会效益。2、“分体空调器室外机风阻计算的探讨”流体机械1999/123、“多折热交换器及其局部倒片降低空调室内内机气动噪声的研究”《流体机械》2001（11）第32卷4、“分体空调器室内机贯流风机蜗舌间隙对气动特性的影响”《风机技术》2001/045、“空调器风扇性能测试系统的设计与实现”《流体机械》2002/16、“空调器风扇性能测试系统的设计与实现”《流体机械》2002/017、“空调用轴流风机的内流特性分析与应用”《工程热物理学报》2002.38、“空调室外风扇安装结构对内流特性的影响研究”2002年中国工程热物理学会；流体机械学术会议论文集，中山9、“空调用贯流风机的内流模拟与性能研究”中国工程热物理学会；热机气动热力学2002年学术会议论文集，《工程热物理学报》2003年4期。