0、引言
近年來大多數空調廠家或者消費者關心室外機的噪聲，因此將其噪聲減低也成為了增加市場競爭力的有效手段。
目前大量的研究應用于分體式空調室外機軸流風機的流動和聲學預測中，采用試驗對比了日本三菱電機空調器和國內某品牌空調器室外機組用風扇氣動性能和噪聲。采用CFD方法采用混合分析方法分別對其進行預估計算，做到預估聲壓與樣機測試值比較吻合。JANG等l31采用CFD大渦模擬方法，獲取軸流風葉葉片表面不同位置點的壓力脈動信息，得出各因素對風機主要噪聲頻率的影響。田杰等基于CFD模擬方法，針對上下并聯軸流風機系統建立了室外機氣動聲學預測方法。
本文以某款出口窗式空調器室外側軸流風機風道系統為研究對象，基于CFD數值模擬結果，采用優化窗機外側風道結構，從而達到降低噪聲的目的。
1、研究對象及研究方法
1.1研究對象
本文研究的窗機室外側軸流風機風道系統由壓縮機腔體、冷凝器、電機腔體，以及鈑金件外罩和中、后隔板等組成。窗機室內側風機與室外側風機共用同一電機，轉速一致，試驗時同時測試了室內側風量性能、噪聲水平的變化情況。測試工況主要選用風機高檔，風機轉速為1100rpm左右。
1.2數值分析方法
窗機室外側內部流動CFD數值計算基于商用流體軟件，求解不可壓縮雷諾平均Navier-Stokes方程。湍流模型采用k-8模型，近壁面采用標準壁面函數，對流項采用二階中心差分格式，擴散項采用二階迎風格式，壓力一速度的耦合采用SIMPLE方法。
定常CFD計算的收斂準則為連續性殘差a<10-50非定常計算時間步長選擇風葉旋轉lo所需時間，計算風葉旋轉10圈后的結果進行分析。CFD數值計算結果通過試驗測試進行驗證。
2、研究結果分析
2.1定常與非定常結果分析
通過CFD定常和非定常計算可得到冷凝器出口下游平行平面的風速分布，并將手持風速計測試得到的平面風速分布數據與之對比，從而說明了仿真與實際的一致性。CFD分析得到冷凝器進出口風速分布對指導冷凝器走管方式、優化換熱提供了邊界條件。
2.2后隔板附近流動分析
對CFD定常計算流場進行后處理分析，不難發現在風機以及后隔板導流圈附近流動十分混亂。分析原因其一是氣流在此處加速并且方向發生較大轉折，從而易產生低速流動區域：其二是風葉旋轉做功，動靜之間干涉易產生氣流撞擊、產生渦流等。因此，新方案將后隔板位置和形狀進行調整后，計算得到出口流量有5%左右提升。
2.3軸流風葉設計分析
通過CFD后處理可以得到風葉表面的壓力分布、風葉的主要做功區域等信息。借鑒分體室外機軸流風葉的設計，新軸流風葉方案采用了大弦長、小展弦比的前掠葉片。從流場來看，湍動能從最大數值上明顯新軸流風葉由原風葉的20降低15.20因此，判斷新軸流風葉流場中流動紊亂程度降低，噪聲應有所改善。
3、試驗結果
3.1軸流風葉方案試驗
根據設計軸流風葉的CFD計算結果，制作了四款快速成型風葉樣件，進行風量、噪聲測試。從噪聲角度出發，5#方案軸流風葉降噪效果最為明顯，實測達到4dB(A)。
3.2綜合試驗
結合窗機內側風機風道系統方案以及外側風道后隔板方案，進行了綜合方案測試在內、外風量均有提升的情況下，室外側噪聲降低了3.4dB( A)。
4、結論
基干CFD數據模擬方法，分析了窗機室外側風機風道系統流動情況，實現對風機風道的優化，本文主要結論如下：
①利用CFD對窗式空調器的風道進行數值模擬，可以準確的發現空調風道內部中存在的流動問題以及問題存在的位置。②利用CFD數值模擬可以預先得知改進方案的效果，避免了產品開發優化的盲目性。③運用CFD模擬作為指導，使此款窗機在風量略有提升的前提下，室外側噪聲降低了3.4dB(A)，滿足工程應用要求。
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