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chenyjjy 发表于 2006-2-25 13:52

[转帖]导流罩对空调器室外机噪声的影响

各位研究空调振动不。大家研究研究 
对于空调器室内机降噪技术国内外已经做了大量的研究，降噪效果也比较明显。反之，空调室外机噪声一向不被人们关注，从而对其进行的降噪研究也比较少。轴流风机产生的气动噪声是室外机主要噪声源。
为了降低轴流风机的气动噪声，国内外学者对其作了大量的研究。这些研究是针对独立的轴流风机进行的，而空调器室外机轴流风机风道系统结构比独立的轴流风机系统要复杂的多，因为它并不仅仅包括轴流风扇，它还包括热交换器、导流罩、出风网、电动机支架等附属结构，这些部件的存在将会在很大程度上影响空调室外机的内部和外部流场，从而影响室外机噪声。
导流罩是空调器室外机轴流风机风道系统的重要组成部分。因为室外机机壳是方形的，从轴流风扇流出的旋转气流将会向四周发散，从而大大减少了室外机出风口的风量。圆筒形导流罩的存在可以使风扇出口气流延导流罩流向室外机出风口，从而抑制了风扇出口气流的发散，减少了出口风量的损失。因此，导流罩结构变化会影响到空调器室外机内部流场的分布，从而改变空调室外机噪声。
为了研究导流罩结构对空调器室外机噪声的影响，首先利用数值模拟的方法，分析导流罩结构对室外机内部流场的影响，从中找出导流罩影响空调器室外机噪声的机理，然后，通过对室外机噪声频谱的测试，对数值分析结果进行验证。
<H4>1 空调室外机结构特点</H4>
<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image003.gif">
空调器室外机风道系统主要由轴流风扇、热交换器、导流罩、出风网、电动机支架和中隔板等组成。模拟的空调室外机为一款功率为5 000 W的落地式空调器室外机，其结构如图1所示，室外机导流罩结构如图2所示。 
 
<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image001.gif"> <IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image002.gif">
<H4>2 数值计算</H4>
使用数值计算软件STAR-CD对空调室外机内部流场进行计算分析
2.1 网格划分和边界设定
<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image004.jpg"> 图3 室外机网格
室外机数值计算网格如图3所示。由于空调室外机轴流风扇的转速较低，因此可假设其内部流动为不可压的。计算中采用SIMPLE算法和标准的k-ε湍流模型求解三维N-S方程。
2.2 模型验证 
利用上述计算模型对不同出口流量下空调器室外机出口处的静压进行了计算，并与试验测量值进行了比较，如图4所示。计算值与试验值趋势一致，吻合也比较好，相对平均误差为11.5％。
<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image005.gif"> 

2.3 导流罩对室外机流场和声场的影响
2.3.1 导流罩宽度的影响
为了研究导流罩宽度的影响，对具有宽度不一致导流罩的室外机出口处相对湍流强度进行了数值计算，相对湍流强度<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image006.gif">可表示为
<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image007.gif"> (1)
式中 <IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image008.gif">、<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image009.gif">、<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image010.gif">—x、y、z方向速度分量脉动值
<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image011.gif">— 速度的平均值。
由相对湍流强度<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image006.gif">的定义可知，<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image006.gif">越大，气流的扰动越大，气体涡流噪声也越大。
<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image012.gif">
相对湍流强度的取值位置位于室外机出风网所在截面上，如图5所示， R为半径，<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image006.gif">表示半径为R、宽度为ΔR的圆环面(图8中阴影部分)上相对湍流强度的平均值。 
计算时所有导流罩直径相同(d1=442 mm、d2=420 mm)，且具有相同导弧, 出口流量为1 800 m3·h-1。导流罩宽度参数如表1所示。
<DIV align=center>表1 导流罩宽度参数
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 border=1>

<TR>
<TD vAlign=top>
<DIV align=justify>序号 1 2 3 4 5</DIV></TD></TR>
<TR>
<TD vAlign=top>
<DIV align=justify>宽度b1 mm 24 40 55 75 86 宽度b2 mm 14 30 45 65 75</DIV></TD></TR></TABLE></DIV>
图6为导流罩宽度对室外机出口处相对湍流强度的影响曲线。可以看出，随着导流罩的宽度增加，室外机出口处相对湍流强度是先减小后增大的，即存在一种导流罩宽度使得相对湍流强度最小。对于本文所模拟的这款功率5 000 W的落地式空调器室外机，当导流罩宽度为48 mm时室外机出口处相对湍流强度最小，即此时的室外机涡流噪声应该是最小的。
2.3.2 导流罩导弧的影响
为了明确导流罩导弧对室外机噪声的影响，我们对有导弧和无导弧的室外机出口处相对湍流强度进行了数值计算，出口流量为1 800 m3·h-1。导流罩结构尺寸为：d1=442 mm、d2=420 mm、b1=48 mm、 b2=38 mm。相对湍流强度的取值方式与前面一样。 
<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image014.gif">
<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image013.gif">
<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image016.gif">
<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image015.gif"> 
图7为有导弧和无导弧的室外机出口处相对湍流强度图。可看出，室外机有导弧时出风口处的相对湍流强度<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image006.gif">比无导弧时要小，这表明导流罩导弧的存在可以降低室外机噪声。这是因为导流罩导弧的存在使风扇出口气流能够比较均匀的进入导流罩，防止了气流速度的突变，从而减弱了出风口气流的扰动，使涡流噪声降低。
2.3.3 双导弧导流罩对室外机噪声的影响
根据上面对导流罩导弧的分析可知，导弧的存在对室外机噪声有一定的影响。为此，加工了一种双导弧的导流罩，如图8所示。
为了研究这种结构的导流罩对室外机噪声的影响，首先对具有该结构导流罩的室外机出口处相对湍流强度进行了计算，出口流量为1800 m3·h-1。导流罩的结构尺寸为：d1=442 mm、d2=420 mm、b1=48 mm、 b2=38 mm。相对湍流强度的取值方式与前面一样。
图9为双导弧与单导弧时室外机出口处相对湍流强度对比。由图9可知，具有双导弧的导流罩室外机出风口湍流强度比单导弧的要小。这是因为双导弧结构不仅能防止气流进入导流罩时的气流突变，而且防止了气流从导流罩流出时的气流突变，更好地保证了气流的均匀性。
<H4>3 试验分析 </H4>
3.1 试验装置
室外机的出风口静压测试以及系统性能测试都是在焓差法空调器测试室中进行。当进行出风口静压测试时，室外机轴流风扇转速不变，通过调节引风机的转速来改变室外机出风的风量，测试不同风量下室外机出口处的静压分布，静压探头布置在测试腔的进口处，静压测试时不开启工况。静压测试按国标GB/T 7725-1996进行
噪声测试在半消声室中进行，噪声测试设备为B&K2236精密声级计，利用该设备分别对具有不同导流罩的室外机出口噪声进行了测试，测试数据分别为该位置处的总A声压级和1/3倍频程频谱。噪声测量按国标GB/T 7725-1996。
3.2 试验结果分析 
图10为不同宽度导流罩时空调室外机噪声(总A声级)测试结果。由该图可看出，正如前面数值模拟结果所显示的，导流罩宽度对空调室外机噪声一定的影响。如图所示，随着导流罩宽度的增大，室外机噪声先减小然后又增加，在宽度接近48 mm时噪声达到最小值。
图11为具有无导弧导流罩、单导弧导流罩、双导弧导流罩时室外机1/3倍频程噪声频谱图。由该图可看出，正如前面数值模拟结果所显示的，导流罩导弧对空调室外机噪声一定的影响。根据图11中各频率段的分贝值，可计算出双导弧导流罩室外机总A声级为53.6 dB、单导弧为54.4 dB、无导弧为55.8 dB，可见双导弧导流罩室外机噪声最低。另外，由图14可见，双导弧导流罩室外机在频谱的中高频段(1 000 Hz～8 000 Hz)声能量与单导弧、无导弧相比有了比较明显的减小，这是涡流噪声变化的特点。这是因为双导弧结构不仅能防止气流进入导流罩时的气流突变，而且防止了气流从导流罩流出时的气流突变，更好地保证了气流的均匀性，从而达到降低涡流噪声的目的。
<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image018.gif">
<IMG src="http://co.163.com/neteaseivp/resource/paper/doc/2006261139219312246/image017.gif">
<H4>4 结论</H4>
导流罩对空调器室外机噪声有着重要的影响。通过对室外机导流罩的数值计算和试验分析，得到以下一些结论： 

(1) 导流罩的存在主要是影响室外机的涡流噪声。
(2) 采用不同导流罩，室外机的系统性能变化不大。
(3) 随着导流罩宽度的增大，室外机噪声先减小然后又增加，即存在一种导流罩宽度使得室外机噪声最小；对于所模拟的这款功率5 000 W的落地式空调器室外机，当导流罩宽度为48 mm时室外机噪声最小。
(4) 导流罩导弧的存在可以降低室外机噪声。
(5) 双导弧导流罩能有效的防止气流流速突变，更好地保证气流的均匀性，从而降低空调室外机噪声。
<H4 align=left> </H4>

流机小白 发表于 2013-9-1 15:56

感谢楼主转帖！我研究方向也是研究导流罩对轴流风扇噪声的影响，但是怎么有这么多乱码什么的呢？
还请楼主告诉我原文地址或者有原文的话分享一份给我！1054845305@qq.com 如果楼主也是研究这一方面的话，可以加我好友交流交流！
谢谢！

TBHYYJ 发表于 2013-9-11 14:42

谢谢楼主，我正在学习这方面的工作，有原文资料吗？Tbohuan@126.com谢谢

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