青島海爾空調器有限總公司 尹曉英 李英舒 王永濤

青島海爾股份有限公司 徐志騰

1

引言

窗式空調器又稱窗機，因一般安裝在窗臺上、窗戶上部或建築預留孔中而得名，其結構緊湊、安裝方便深受港澳和美洲地區普通消費者所青睞。但是窗機空調器因其室內側與室外側不完全分開，室內側能感覺到明顯的噪音。因此，噪音品質問題是窗機產品質量提升的重要因素。關注窗機空調噪音產生機理，降低和控制室內側噪音，對窗機質量提升有重要意義。

窗式空調器的噪音主要有三大來源，即氣動噪音（包括旋轉噪音、湍流噪音）、結構噪音（包括薄壁件振動、壓縮機）和電磁噪音（包括電機、壓縮機、電路板）。其中氣 動噪音佔總噪聲的68%～82%，而振動噪音雖然噪音貢獻 不大，但是容易產生較大的振動幅值，嚴重影響產品的使用壽命（疲勞安全）及用戶體驗。氣動噪音主要包括旋轉噪音和湍流噪音，旋轉噪音主要是因爲葉輪週期性的拍打周圍空氣所產生的，而湍流噪音主要是因爲葉片在旋轉過程中，與周圍空氣相互作用而產生的寬頻噪音。

國內外很多學者採用數值模擬、模態分析、試驗研究等多種方法，研究空調噪聲問題。Kröger和Meyer運用實驗與仿真相結合的方法，模擬葉片周圍流動情況，並驗證了仿真結果的準確性[1]；遊斌等對風機內部流場做了理論數值計算，得到其內部壓力分佈[2]；葉舟等針對風機出風口及周圍流場，運用仿真模擬，獲得其漩渦分佈情況[3]；方開翔等基於Fluent對軸流風機進行了流場模擬和噪聲評估[4]。本文以仿真模擬結合實驗的方式進行研究。

2

數學模型與算法

空調風機運行時，內部流場比較複雜，現做假設如下：

（1）空調風機內部氣流速度較慢，進出口壓差較小且溫差小，可以將其視作不可壓縮流動。

（2）空氣相對風機流速低，且其內壁面粘性摩擦係數小，可以忽略摩擦生熱，繼而忽略能量方程。採用MUSCL離散格式，進行湍動能、動量方程、湍流耗散等的求解，採用 Coupled算法進行壓力-速度耦合，同時選用 k-ε湍流模型，近壁面流動利用標準壁面函數處理。

能量方程忽略的前提下，主要控制方程爲動量和連續方程。由質量守恆定律知，單位時間內，控制體的流入量和流出量相同，質量守恆定律對應得到連續性方程，因此，不可壓縮流體的連續性方程爲：

式中，u、v、w分別爲三個座標方向的速度分量。

由動量守恆定律知，對於特定某個流體系統，其動量的時間變化率等於作用於其上的外力總和。動量守恆定律對應得到動量守恆方程，其數學表達式即運動方 程，也就是著名的 Naiver-Stokes方程：

其中，p爲流體壓力；μ爲運動粘度；SMx、SMy、SMz爲動量守恆方程的廣義源項。

參考文獻

[1] Meyer C. J, Kröger D. G. Numerical simulation of the flow field in the vicinity of an axial flow fan[J]. Inter-national journal for numerical methods in fluids，2001，36(8) : 947-969．

[2] 遊斌，謝軍龍，等.多翼離心風機的三維數值分析[J]．工程熱物理學報，2003，24(3)：419-422.

[3] 葉舟，王企鯤，鄭勝.離心通風機蝸舌及出口流場的數值模擬分析 [J]. 風機技術，2008，(5): 15-19．

[4] 方開翔，李豪傑，高慧.基於Fluent6.0的風機流場模擬與噪聲預 估[J]. 江蘇科技大學學報，2008，22(4): 42-47．

來源：《家電科技》2019年第二期

地址：

cheari_h