导流罩对冰箱冷凝风机噪声的影响水（2）

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为研究冰箱冷凝石家庄风机厂在不同导流罩下的噪声特性，在仅改变导流罩结构的条件下研究石家庄风机厂的特性，以获取导流罩对冰箱冷凝石家庄风机厂性能的影响。以数值模拟的方法预估不同导流罩下石家庄风机厂的流动及噪声特性，以试验的方法对预估结果进行验证。
结构模型
图1为当前市场上大容积风冷冰箱冷凝石家庄风机厂使用的封闭式和半开式导流罩与石家庄风机厂的装配示意图。两种导流罩的组成部分基本相同，都包括导流罩、电动机盒与电动机支架三部分。利用相同的电动机，研究石家庄风机厂在两种不同导流罩下的流动和噪声特性。其中，石家庄风机厂叶轮外径为150 m／n，叶片数为3片，轴向宽度为45 nlnl，轮毂比为0．253，转速1 440 r／min：6l代表导流罩与石家庄风机厂轴向重合长度，b2代表导流罩的长度，在半开式导流罩中，导流罩长度和宽度相同。
封闭式导流罩中石家庄风机厂叶轮置于导流罩前端并伸出4 mill，半开式导流罩中石家庄风机厂叶轮置于中段；封闭式导流罩与叶轮的轴向重叠长度为41 1TIITI，半开式导流罩与叶轮的轴向重叠长度为8 mill，两个导流罩内环与扇叶叶顶的间隙均为4 rnlTl；两种导流罩使用的电机盒形状与尺寸基本相同，均位于流道的中心位置，尺寸约为80 mmx70 mill。值计算
2．1网格划分为单独研究导流罩形式对石家庄风机厂性能的影响，获取较优的导流罩结构，按照自由流场的条件进行建模，即石家庄风机厂导流罩放置于一个相对较大的空间内，其中进口边界设置在上游距石家庄风机厂500 nllTl处，稳定进口气流，出口边界设置在下游距石家庄风机厂出口1 000nllTI处，稳定出口气流。考虑到石家庄风机厂与导流罩结构装配的不规则性，模型采用非结构化网格划分，模型总网格数各约150万，其中石家庄风机厂区域占有相对较多的网格数量，约占总网格量的25％，计算模型如图2所示。
2．2数值计算求解方法由于冰箱冷凝石家庄风机厂驱动的气流流速较低，可认为流动为不可压缩流动；电动机功率(约2．5 w)较小，可忽略热量交换和空气密度变化。模拟采用稳态的方法求解流场，采用k-e模型中的RNG湍流格式封闭Reynolds时均N—S方程，通过SIMPLE算法耦合压力和速度；采用标准壁面函数；进出口均采用压力边界条件，初始条件均为大气条件；求解过程中残差达到10-5量级，且计算域进出口流量误差小于0．1％时认定收敛；边界条件按照转速仪测试的实际转速设定，并以紊流强度和水力直径为计算参数。3 结果分析3．1流动分析石家庄风机厂运行时，由于压力面和吸力面之间的压力差以及石家庄风机厂叶顶与导流罩间存在空隙，风扇叶顶后缘形成大量涡流，这种涡流是引起噪声的主要原因u川。图3、4是冰箱冷凝石家庄风机厂过轴线的竖直截面图，可以看出，无论使用封闭式导流罩还是半开式导流罩，石家庄风机厂叶顶后缘与导流罩内环之间均存在涡流。
结合图5，涡流的分布和导流罩与石家庄风机厂轴向的重合长度有关。由于重合长度较短，使用半开式导流罩时后缘存在涡流的叶顶长度较短，而封闭式导流罩下与导流罩轴向重合的叶顶后缘均有涡流产生，且强度沿着风扇前缘至后缘的方向逐渐增强。因此，使用封闭式导流罩时，石家庄风机厂产生的噪声应较半开式导流罩大，且由于涡流强度以及分布位置的不同，在较宽的频段上噪声值都应较半开式导流罩高。
选取流道中石家庄风机厂叶片前端截面至主流充分发展的截面的涡量进行分析，得到涡量变化曲线如图6所示。可以看出，使用封闭式导流罩时叶片产生的湍流强度较高，在流动过程中的耗散速度也较快。湍流强度大反映了在该型导流罩下石家庄风机厂产生的气体湍流程度较高，而耗散速度快则反映了涡流的高度不稳定性，在半开式导流罩下石家庄风机厂产生的气流流场较为稳定。鉴于石家庄风机厂在半开式导流罩下较优的气动性能，将其装配至冰箱的冷凝器模块并进行系统仿真。改变半开式导流罩的长度，并以石家庄风机厂出口的湍流强度为判断标准，研究了石家庄风机厂在不同半开式导流罩长度下的气动性能，结果如图7所示。可以看出，与已有研究成果【lo】的趋势类似，湍流强度先减小后增大，对于所研究的石家庄风机厂，导流罩长度为12．5 mm左右时湍流强度最低。