回風口臟堵情況下貫流風機的流動特性與試驗研究

劉喜岳，馬煥橋，李躍飛，龍旦風，莊子寶

（廣東美的暖通設備有限公司，廣東佛山，528311）

回風口臟堵情況下貫流風機的流動特性與試驗研究

劉喜岳，馬煥橋，李躍飛，龍旦風，莊子寶

（廣東美的暖通設備有限公司，廣東佛山，528311）

根據某一空調型號產品，在模擬回風口臟、堵情況時，出風口出現明顯的“噗、噗”不連續異音，針對這一現象，開展了相應的數值與試驗研究。研究結果表明：在現有產品的情況下，通過對接水盤的整改，具體為：在靠近電機一側的出口處增加1cm的墊塊，接水盤渦舌形狀進行優化，可以達到消除異音的目的。通過對流場的分析還可以發現，整改后的流場分部更合理，消除了原機風輪內部的低速區。

空調；臟堵；異音；接水盤；渦舌形狀

0 前言

貫流風機又稱橫流風機，是1982年法國工程師莫爾特(Mortier)首先提出，葉輪為多葉式、長圓筒形，具有前向多翼形葉片。葉輪旋轉時，氣流從葉輪敞開處進入葉柵，穿過葉輪內部，從另一面葉柵排入葉柵，穿過葉輪內部，從另一面葉柵排入蝸殼，形成工作氣流。氣流在葉輪內的流動十分復雜，而且氣流速度場為非穩定的，在葉輪內還存在一個渦旋，其中心位于渦舌附近。由于旋渦的存在，使葉輪輸出段產生循環流，在旋渦外，葉輪內的氣流流線呈圓弧形，因此，在葉輪外圓周上個點的流速是不一致的，越靠近渦心，速度越大，越靠近蝸殼，速度越小，旋渦的位置對貫流風機的性能影響較大，旋渦中心接近葉輪內圓周且靠近渦舌，風機性能較好；旋渦中心離渦舌較遠，則循環流的區域增大，風機效率降低，流量的不穩定程度也增加。貫流風機在空調行業的應用尤其廣泛，其主要由葉輪、風道和電動機三部分組成。由于貫流風輪的軸向長度不受限制，可以根據不同的使用需要任意選擇葉輪的長度，氣流貫穿葉輪流動，受葉片兩次力的作用，因此氣流能到達很遠的距離，由于氣流在葉輪內被強制折轉，所以壓頭損失較大、效率較低；研究發現，偏心渦的存在是導致貫流產生的前提。本文所研究的主要內容為針對現有產品在回風口有臟堵情況下存在異音的問題，通過對接水盤的整改從而達到消除異音的目的，同時還保證了同轉速條件下，流量增加，噪音降低。

1 貫流風機配置

現有產品的貫流風機特征參數如下：風輪直徑為95mm，葉片數為35，且均為圓弧形葉片，葉片厚度為1.2mm，葉片內圓周安裝角為90°,外圓周安裝角為26°，葉片等間距分布。

2 數值計算

本文主要針對兩種接水盤渦舌形狀進行了數值研究 計算過程將空調內機的中截面作為計算域，利用多孔介質模型模擬換熱器阻力，進口設置20個導流葉柵。風輪、接水盤以及進口導流葉柵的網格間距為0.5，整個計算域的網格尺度為2，兩種方案的網格策略一致，最終劃分的網格數量大約在30萬左右。進出口分別采用壓力進口與壓力出口的邊界條件，操作壓力為101325Pa，利用Fluent中的MRF（Moving Reference Frame）模型計算葉輪的旋轉，風輪轉速為1330轉。

采用二維定常雷諾平均守恒形Navier-Stokes方程，湍流模型為k-ε兩方程模型，采用壁面函數法處理壁面附近流動，壓力-速度耦合采用SIMPLE算法，當各項殘差小于10-3認為計算結果收斂。

3 計算結果與分析

圖1分別給出了兩種方案下的速度分布云圖、速度矢量圖以及全壓分布云圖，可以看出，修改后的方案對整個流場的改變影響較小，但在原方案中，風輪內部除了偏心渦外，在風輪的進口處還存在低速區，而修改后的方案風輪內部的低速區得以消除。

4 實驗分析

首先在靜音室對原機進行試聽，于回風口處加了兩層方孔尺寸為1mm×1mm的紗布，來模擬回風口臟、堵情況，發現出風口出現明顯的“噗、噗”不連續異音，針對該問題進行了多方案的試驗，最終發現，在靠近電機一側的出口處增加1cm的墊塊以及對接水盤渦舌形狀進行優化可以消除異音。然后在風機研究室高精度風量臺測試了兩種接水盤的風量特性，測試結果表明，在相同轉速條件下，修改后的接水盤風量要高于原機接水盤，在轉速為1330轉時，風量可以提高4.5%。

圖1 兩種方案速度矢量圖

在本底噪聲17dB(A)的半消音室內采用B&K測試系統測試了不同接水盤結構的噪聲特性，在距出風口下1.4米處布置噪音探頭，測試結果表明，在同風量條件下，修改后的接水盤噪音要低于原機接水盤的噪音，在風量為555m3/h時，噪音可以降低0.8dB(A)。

5 結論

(1) 通過對接水盤渦舌形狀的修改和在電機側的出風口處增加1cm可以有效的消除異音;

(2) 修改后的接水盤方案相比原機，在同轉速時，風量增加，噪音降低。

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Flow characteristics and experimental research of cross flow fan under the condition of dirty and Blocked of air inlet

Liu Xiyue,Ma Huanjiao,Li Yuefei, Long Danfeng , Zhuang Zibao
(Guangdong Midea heating and Ventilating Equipment Co., Ltd.,Foshan Guangdong,528311)

According to a type of air conditioning products, in the simulation of the air inlet, dirty plugging, the outlet appeared“puff, puff” for abnormal sound, in view of this phenomenon, to carry out the numerical and Experimental Research on the corresponding. The results show that: in the existing products, through rectification, docking water plate concrete: increase pad 1cm at the outlet near the motor side of the water receiving disc vortex tongue shape optimization, can eliminate the abnormal sound of purpose. Through the analysis of the flow field, it can be found that the improved flow field segment is more reasonable and eliminates the low velocity area inside the original turbine rotor.

air conditioning；dirty block； abnormal sound；water supply plate；vortex tongue shape