韋福權(quán)

摘 要：本文采用CFD軟件數(shù)值模擬和制作實(shí)物模型測(cè)試驗(yàn)證并行開發(fā)，設(shè)計(jì)了性能優(yōu)良的后向離心塑料風(fēng)扇葉。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的k-epsilon方程對(duì)空調(diào)終端內(nèi)空氣流動(dòng)進(jìn)行了仿真，預(yù)測(cè)了空調(diào)風(fēng)道內(nèi)各部件氣流狀態(tài)對(duì)噪聲的影響，并對(duì)后向離心風(fēng)葉葉片空間曲面對(duì)噪聲影響分析。結(jié)果表明：風(fēng)道部件合理的配合、符合空氣流動(dòng)力學(xué)的空間扭曲葉片對(duì)噪聲貢獻(xiàn)很大。模型的數(shù)值預(yù)測(cè)結(jié)果與模型制作件試驗(yàn)在定性上吻合較好，說明CFD數(shù)值分析方法在戶式中央空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的性能和噪聲的改善具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：后向離心塑料風(fēng)葉 中央空調(diào)終端 噪聲 CFD數(shù)值分析

中圖分類號(hào)：TB6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（c）-0100-02

1 依據(jù)

1.1 項(xiàng)目研究目的及意義

噪音污染日益為人們所關(guān)注并認(rèn)識(shí)到，噪聲污染是一種環(huán)境污染，它被認(rèn)為是僅次于大氣污染與水污染的第三大公害。世界衛(wèi)生組織認(rèn)為一旦噪音超過50 dB將就會(huì)影響睡眠和休息并對(duì)人體產(chǎn)生一定的危害。

戶式中央空調(diào)終端5P天花機(jī)在運(yùn)行過程中噪音達(dá)到51 dB，而國外某標(biāo)桿企業(yè)同類產(chǎn)品的噪音僅48 dB，為了更好的達(dá)到人體需求的安靜舒適的安居環(huán)境。中央空調(diào)終端設(shè)備天花機(jī)，其主要噪音來源是風(fēng)葉作功引起的。希望通過研究、設(shè)計(jì)新的后向多翼離心風(fēng)葉——降低噪音的核心部件，要求達(dá)到或優(yōu)于國外某標(biāo)桿企業(yè)同類產(chǎn)品性能，以便產(chǎn)品在國內(nèi)外市場(chǎng)上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。鑒于目前我司原有產(chǎn)品與國外同類型產(chǎn)品性能相差太大，研發(fā)新的產(chǎn)品來替代原來產(chǎn)品來縮小這種技術(shù)差距和降低產(chǎn)品噪音迫在眉睫。

因此，希望通過較先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)戶式中央空調(diào)終端用后向多翼離心風(fēng)葉葉形，保持現(xiàn)在終端系統(tǒng)的性能，降低風(fēng)葉的噪音，從而降低終端設(shè)備的噪音，實(shí)現(xiàn)降低噪音3 dB以上。

1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)

目前，隨著計(jì)算技術(shù)的高速發(fā)展，推動(dòng)了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)進(jìn)行求解三維N-S方程已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，國外CFD技術(shù)在后向多翼離心風(fēng)扇內(nèi)流模擬已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。

國內(nèi)研究此類終端設(shè)備用風(fēng)葉的機(jī)構(gòu)較少，對(duì)后向多翼離心風(fēng)葉的開發(fā)研究大多還在起步階段或還沒有涉足此類市場(chǎng)，相關(guān)測(cè)試設(shè)備也較落后，有關(guān)后向多翼離心通風(fēng)機(jī)內(nèi)流特性的研究還處于初期階段，而我司在國內(nèi)此類產(chǎn)品的研究中處于領(lǐng)先地位，但與國外先進(jìn)的技術(shù)水平相比，還相差很大的一段距離。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，將國外先進(jìn)的CFD計(jì)算仿真技術(shù)和近年發(fā)展起來的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)新技術(shù)應(yīng)用于后向多翼離心風(fēng)葉設(shè)計(jì)中，可為戶式中央空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的性能和噪音的改善提供一種有效的新途徑。

1.3 項(xiàng)目達(dá)到的技術(shù)水平和市場(chǎng)前景分析

新產(chǎn)品采用工程塑料生產(chǎn)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)葉形和優(yōu)化整機(jī)結(jié)構(gòu)，預(yù)計(jì)相比我司原有產(chǎn)品，滿足性能的情況下，噪音降低3 dB。由于新產(chǎn)品具有低噪音以及達(dá)到國際先進(jìn)水平的優(yōu)點(diǎn)，其市場(chǎng)潛力巨大，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品具有較大的沖擊力。

2 研究開發(fā)內(nèi)容和目標(biāo)

2.1 項(xiàng)目目標(biāo)

通過適用于后向多翼離心風(fēng)葉的設(shè)計(jì)方法和新技術(shù)的應(yīng)用，采用性能優(yōu)異的葉型和參考國外先進(jìn)的同類型產(chǎn)品以及我司設(shè)計(jì)這類風(fēng)葉的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出高效率低噪音的風(fēng)葉，達(dá)到降噪的目的；最終達(dá)到提高產(chǎn)品競(jìng)爭力和保持我司在此類研究中處于領(lǐng)先地位的目的。

2.2 項(xiàng)目內(nèi)容

（1）針對(duì)目前市場(chǎng)上銷量最大的戶式中央空調(diào)5P天花機(jī)，采用性能優(yōu)異的葉型，引入國外先進(jìn)的同類型風(fēng)葉技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算流體力學(xué)（CFD）方法模擬計(jì)算，最終完成風(fēng)葉的節(jié)能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)降噪音3 dB以上。

（2）根據(jù)該風(fēng)葉使用環(huán)境狀況和加工的特點(diǎn)，在不影響風(fēng)葉性能的情況下，采用軸蓋和風(fēng)葉一體化，簡化模具結(jié)構(gòu)，提高模具生產(chǎn)壽命，提高原有產(chǎn)品的動(dòng)平衡合格率。

（3）采用上述方法完成戶式中央空調(diào)天花機(jī)降噪和風(fēng)葉產(chǎn)業(yè)化。

2.3 項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)

目前，后向多翼離心風(fēng)扇的降噪技術(shù)很有限，且理論還不是太成熟。由于此類型風(fēng)葉繼續(xù)優(yōu)化的空間有限，而國外的同類型產(chǎn)品有多項(xiàng)專利的保護(hù)，這對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)此類風(fēng)扇受到了一定限制。同時(shí)由于氣體的不可見性，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)過程中渦流產(chǎn)生的狀況以及邊界層氣流分離等都無法可視化，因此以往在葉片設(shè)計(jì)上，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片渦流的有效控制。本項(xiàng)目將采用先進(jìn)的CFD分析軟件，模擬天花機(jī)工作狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)流場(chǎng)的可視化，這將會(huì)對(duì)各種產(chǎn)生噪音的渦流提供解決方案并能應(yīng)用于風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)發(fā)揮重要作用，對(duì)我們提升研發(fā)能力的同時(shí)也將較大程度的縮短開發(fā)周期和減少開發(fā)費(fèi)用。

2.4 項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)

（1）新風(fēng)葉性能達(dá)到或超過了國外先進(jìn)水平，并避開了國外此類型產(chǎn)品的專利保護(hù)同時(shí)相對(duì)于國外同類型產(chǎn)品制造工藝有較大的提升。風(fēng)葉采用各種性能優(yōu)異的翼型設(shè)計(jì)，保證風(fēng)機(jī)的性能并能有效的降低整機(jī)噪音。

（2）風(fēng)葉采用軸蓋和葉片一體化，相較于原有產(chǎn)品能減少組裝時(shí)人為的影響，并能進(jìn)一步提升產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝水平。

（3）風(fēng)葉在不影響性能的情況下去除了葉片出口處的鋸齒設(shè)計(jì)，使得風(fēng)葉模具的制造成本和生產(chǎn)成本下降，風(fēng)機(jī)總體成本得到進(jìn)一步降低，并提高了模具使用壽命。

2.5 項(xiàng)目的技術(shù)指標(biāo)（見表1）

3 研究開發(fā)方法及技術(shù)路線

3.1 技術(shù)路線

本項(xiàng)目結(jié)合戶式中央空調(diào)終端風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，采用近年來高新技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的CFD計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，在設(shè)計(jì)初期通過理論和新方法的應(yīng)用縮短開發(fā)周期，減少降低開發(fā)試驗(yàn)成本。并對(duì)戶式中央空調(diào)終端內(nèi)機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)流進(jìn)行仿真的數(shù)值實(shí)驗(yàn)研究，為后向多翼離心風(fēng)葉的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)，并結(jié)合外部性能的測(cè)試，尋求影響風(fēng)機(jī)效率的內(nèi)在因素，達(dá)到降低風(fēng)機(jī)噪音和保持原有風(fēng)機(jī)性能的目的。endprint

（1）技術(shù)路線框圖如圖1所示。

（2）CFD設(shè)計(jì)優(yōu)化流程如圖2所示。

3.2 技術(shù)路線可行性風(fēng)險(xiǎn)分析

CFD（全稱computational fluid dyuamics 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）是通過計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示，對(duì)包括流體流動(dòng)及多種相關(guān)物理現(xiàn)像做的系統(tǒng)分析。傳統(tǒng)的研發(fā)過程中，最常用的兩種研發(fā)手段分別為理論研發(fā)和實(shí)驗(yàn)研發(fā)。這兩種研發(fā)方式各有優(yōu)劣：理論研發(fā)所得結(jié)果具有普遍性，由于軸流風(fēng)機(jī)的理論還不是太完善，所以與實(shí)測(cè)結(jié)果誤差較大；實(shí)驗(yàn)研發(fā)得出的結(jié)果真實(shí)可信但最大的不足在于研發(fā)周期長，研發(fā)經(jīng)費(fèi)大，效率低等并浪費(fèi)大量的人力物力。而CFD方法恰好克服前兩種方法的不足，而又結(jié)合這兩種方式的優(yōu)點(diǎn)。

公司引進(jìn)CFD軟件以來，我們就一直對(duì)CFD在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用開展研究，現(xiàn)在已將CFD計(jì)算值與實(shí)測(cè)值誤差控制在5%左右，這使得CFD在各項(xiàng)研發(fā)工作上發(fā)揮了重要作用。近兩年，我們?cè)贑FD應(yīng)用上取得了不錯(cuò)的成績。在CFD計(jì)算精度上，從最初的計(jì)算方程的選擇，模型的設(shè)計(jì)，邊界的定義，網(wǎng)格的劃分等最基礎(chǔ)方面入手，通過計(jì)算——驗(yàn)證——改進(jìn)——計(jì)算的循環(huán)過程不斷改進(jìn)影響數(shù)值解精度的因素，從而實(shí)踐出一套符合實(shí)驗(yàn)要求和我司情況的CFD計(jì)算運(yùn)用方法。近兩年我們采用CFD進(jìn)行研究開發(fā)的項(xiàng)目，100%都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，其中90%都超過了設(shè)計(jì)目標(biāo)。它使產(chǎn)品的開發(fā)周期縮短60%以上，并大大的提高了我們的工作效率。目前我們采用CFD應(yīng)用于研發(fā)工作，成功為外機(jī)、內(nèi)機(jī)以及熱水機(jī)等多款產(chǎn)品成功開發(fā)了多款高性能、低噪音的風(fēng)機(jī)。

因此，將CFD軟件應(yīng)用于本項(xiàng)目研究開發(fā)，走CFD輔助設(shè)計(jì)的技術(shù)路線，不管是在設(shè)計(jì)質(zhì)量，還是在縮短研發(fā)周期上都將發(fā)揮重要作用。

4 現(xiàn)有研究開發(fā)基礎(chǔ)

現(xiàn)在，研發(fā)中心擁有齊全的空調(diào)風(fēng)機(jī)研究設(shè)備以及先進(jìn)的軟件和研究手段。中心現(xiàn)有風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)4套，風(fēng)量測(cè)量范圍為7～30000 m3/h，壓力測(cè)試范圍為0～1000Pa；擁有國際先進(jìn)的噪聲振動(dòng)測(cè)試設(shè)備多套；晗差實(shí)驗(yàn)室多套；此外還有各種電源及轉(zhuǎn)速測(cè)試表等輔助設(shè)備。經(jīng)過多年的建設(shè)與發(fā)展，研發(fā)中心組建了一支學(xué)科互補(bǔ)、結(jié)構(gòu)合理的專業(yè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，掌握了空調(diào)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的核心技術(shù)。

5 項(xiàng)目成果

經(jīng)過幾個(gè)月的努力，借助CFD軟件建立不同方案的模型，進(jìn)行計(jì)算模擬，從以下各個(gè)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)：（1）葉型和葉形設(shè)計(jì)；（2）風(fēng)輪進(jìn)口與導(dǎo)流圈的配合；（3）風(fēng)輪底盤的設(shè)計(jì)；（4）進(jìn)風(fēng)格柵等（見圖3）。

根據(jù)最優(yōu)的兩個(gè)方案發(fā)外制作手板樣品測(cè)試驗(yàn)證，開發(fā)了新的后向離心塑料風(fēng)葉，性能良好，在保證風(fēng)量滿足能力要求下，噪音降低了3.8 dB（見表2）。

6 結(jié)語

本文利用CFD數(shù)值分析方法和模型發(fā)外制作實(shí)物手板實(shí)驗(yàn)測(cè)試并行的對(duì)戶式中央空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，預(yù)測(cè)了終端各部件配合方式、離心風(fēng)輪葉片結(jié)構(gòu)等對(duì)噪音的貢獻(xiàn)。同時(shí)，對(duì)數(shù)值分析方法在工程應(yīng)用中的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。主要結(jié)論有：

（1）戶式中央空調(diào)終端的噪聲主要位于來源于離心風(fēng)葉作功噪聲，特別是離心風(fēng)葉的氣流噪聲。

（2）離心風(fēng)葉的氣流再說主要通過改變?nèi)~片空間曲面優(yōu)化。

（3）終端風(fēng)道各個(gè)部件對(duì)噪聲也有一定貢獻(xiàn)。

（4）本文的數(shù)值分析方法能從定性上優(yōu)化戶式中央空調(diào)噪聲，具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[5] 張克危.流體機(jī)械原理（上冊(cè)）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[6] 商景泰.通風(fēng)機(jī)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[7] 李慶宜.通風(fēng)機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.endprint

（1）技術(shù)路線框圖如圖1所示。

（2）CFD設(shè)計(jì)優(yōu)化流程如圖2所示。

3.2 技術(shù)路線可行性風(fēng)險(xiǎn)分析

CFD（全稱computational fluid dyuamics 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）是通過計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示，對(duì)包括流體流動(dòng)及多種相關(guān)物理現(xiàn)像做的系統(tǒng)分析。傳統(tǒng)的研發(fā)過程中，最常用的兩種研發(fā)手段分別為理論研發(fā)和實(shí)驗(yàn)研發(fā)。這兩種研發(fā)方式各有優(yōu)劣：理論研發(fā)所得結(jié)果具有普遍性，由于軸流風(fēng)機(jī)的理論還不是太完善，所以與實(shí)測(cè)結(jié)果誤差較大；實(shí)驗(yàn)研發(fā)得出的結(jié)果真實(shí)可信但最大的不足在于研發(fā)周期長，研發(fā)經(jīng)費(fèi)大，效率低等并浪費(fèi)大量的人力物力。而CFD方法恰好克服前兩種方法的不足，而又結(jié)合這兩種方式的優(yōu)點(diǎn)。

公司引進(jìn)CFD軟件以來，我們就一直對(duì)CFD在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用開展研究，現(xiàn)在已將CFD計(jì)算值與實(shí)測(cè)值誤差控制在5%左右，這使得CFD在各項(xiàng)研發(fā)工作上發(fā)揮了重要作用。近兩年，我們?cè)贑FD應(yīng)用上取得了不錯(cuò)的成績。在CFD計(jì)算精度上，從最初的計(jì)算方程的選擇，模型的設(shè)計(jì)，邊界的定義，網(wǎng)格的劃分等最基礎(chǔ)方面入手，通過計(jì)算——驗(yàn)證——改進(jìn)——計(jì)算的循環(huán)過程不斷改進(jìn)影響數(shù)值解精度的因素，從而實(shí)踐出一套符合實(shí)驗(yàn)要求和我司情況的CFD計(jì)算運(yùn)用方法。近兩年我們采用CFD進(jìn)行研究開發(fā)的項(xiàng)目，100%都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，其中90%都超過了設(shè)計(jì)目標(biāo)。它使產(chǎn)品的開發(fā)周期縮短60%以上，并大大的提高了我們的工作效率。目前我們采用CFD應(yīng)用于研發(fā)工作，成功為外機(jī)、內(nèi)機(jī)以及熱水機(jī)等多款產(chǎn)品成功開發(fā)了多款高性能、低噪音的風(fēng)機(jī)。

因此，將CFD軟件應(yīng)用于本項(xiàng)目研究開發(fā)，走CFD輔助設(shè)計(jì)的技術(shù)路線，不管是在設(shè)計(jì)質(zhì)量，還是在縮短研發(fā)周期上都將發(fā)揮重要作用。

4 現(xiàn)有研究開發(fā)基礎(chǔ)

現(xiàn)在，研發(fā)中心擁有齊全的空調(diào)風(fēng)機(jī)研究設(shè)備以及先進(jìn)的軟件和研究手段。中心現(xiàn)有風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)4套，風(fēng)量測(cè)量范圍為7～30000 m3/h，壓力測(cè)試范圍為0～1000Pa；擁有國際先進(jìn)的噪聲振動(dòng)測(cè)試設(shè)備多套；晗差實(shí)驗(yàn)室多套；此外還有各種電源及轉(zhuǎn)速測(cè)試表等輔助設(shè)備。經(jīng)過多年的建設(shè)與發(fā)展，研發(fā)中心組建了一支學(xué)科互補(bǔ)、結(jié)構(gòu)合理的專業(yè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，掌握了空調(diào)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的核心技術(shù)。

5 項(xiàng)目成果

經(jīng)過幾個(gè)月的努力，借助CFD軟件建立不同方案的模型，進(jìn)行計(jì)算模擬，從以下各個(gè)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)：（1）葉型和葉形設(shè)計(jì)；（2）風(fēng)輪進(jìn)口與導(dǎo)流圈的配合；（3）風(fēng)輪底盤的設(shè)計(jì)；（4）進(jìn)風(fēng)格柵等（見圖3）。

根據(jù)最優(yōu)的兩個(gè)方案發(fā)外制作手板樣品測(cè)試驗(yàn)證，開發(fā)了新的后向離心塑料風(fēng)葉，性能良好，在保證風(fēng)量滿足能力要求下，噪音降低了3.8 dB（見表2）。

6 結(jié)語

本文利用CFD數(shù)值分析方法和模型發(fā)外制作實(shí)物手板實(shí)驗(yàn)測(cè)試并行的對(duì)戶式中央空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，預(yù)測(cè)了終端各部件配合方式、離心風(fēng)輪葉片結(jié)構(gòu)等對(duì)噪音的貢獻(xiàn)。同時(shí)，對(duì)數(shù)值分析方法在工程應(yīng)用中的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。主要結(jié)論有：

（1）戶式中央空調(diào)終端的噪聲主要位于來源于離心風(fēng)葉作功噪聲，特別是離心風(fēng)葉的氣流噪聲。

（2）離心風(fēng)葉的氣流再說主要通過改變?nèi)~片空間曲面優(yōu)化。

（3）終端風(fēng)道各個(gè)部件對(duì)噪聲也有一定貢獻(xiàn)。

（4）本文的數(shù)值分析方法能從定性上優(yōu)化戶式中央空調(diào)噪聲，具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值。

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[3] 李中云.離心風(fēng)機(jī)建模參數(shù)化及CFD分析的精度研究[D].華中科技大學(xué).

[4] 伍曉芳.空調(diào)用多翼離心風(fēng)機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)的CAD/CFD研究[D].華中科技大學(xué)，2004.

[5] 張克危.流體機(jī)械原理（上冊(cè)）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[6] 商景泰.通風(fēng)機(jī)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[7] 李慶宜.通風(fēng)機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.endprint

（1）技術(shù)路線框圖如圖1所示。

（2）CFD設(shè)計(jì)優(yōu)化流程如圖2所示。

3.2 技術(shù)路線可行性風(fēng)險(xiǎn)分析

CFD（全稱computational fluid dyuamics 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）是通過計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示，對(duì)包括流體流動(dòng)及多種相關(guān)物理現(xiàn)像做的系統(tǒng)分析。傳統(tǒng)的研發(fā)過程中，最常用的兩種研發(fā)手段分別為理論研發(fā)和實(shí)驗(yàn)研發(fā)。這兩種研發(fā)方式各有優(yōu)劣：理論研發(fā)所得結(jié)果具有普遍性，由于軸流風(fēng)機(jī)的理論還不是太完善，所以與實(shí)測(cè)結(jié)果誤差較大；實(shí)驗(yàn)研發(fā)得出的結(jié)果真實(shí)可信但最大的不足在于研發(fā)周期長，研發(fā)經(jīng)費(fèi)大，效率低等并浪費(fèi)大量的人力物力。而CFD方法恰好克服前兩種方法的不足，而又結(jié)合這兩種方式的優(yōu)點(diǎn)。

公司引進(jìn)CFD軟件以來，我們就一直對(duì)CFD在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用開展研究，現(xiàn)在已將CFD計(jì)算值與實(shí)測(cè)值誤差控制在5%左右，這使得CFD在各項(xiàng)研發(fā)工作上發(fā)揮了重要作用。近兩年，我們?cè)贑FD應(yīng)用上取得了不錯(cuò)的成績。在CFD計(jì)算精度上，從最初的計(jì)算方程的選擇，模型的設(shè)計(jì)，邊界的定義，網(wǎng)格的劃分等最基礎(chǔ)方面入手，通過計(jì)算——驗(yàn)證——改進(jìn)——計(jì)算的循環(huán)過程不斷改進(jìn)影響數(shù)值解精度的因素，從而實(shí)踐出一套符合實(shí)驗(yàn)要求和我司情況的CFD計(jì)算運(yùn)用方法。近兩年我們采用CFD進(jìn)行研究開發(fā)的項(xiàng)目，100%都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，其中90%都超過了設(shè)計(jì)目標(biāo)。它使產(chǎn)品的開發(fā)周期縮短60%以上，并大大的提高了我們的工作效率。目前我們采用CFD應(yīng)用于研發(fā)工作，成功為外機(jī)、內(nèi)機(jī)以及熱水機(jī)等多款產(chǎn)品成功開發(fā)了多款高性能、低噪音的風(fēng)機(jī)。

因此，將CFD軟件應(yīng)用于本項(xiàng)目研究開發(fā)，走CFD輔助設(shè)計(jì)的技術(shù)路線，不管是在設(shè)計(jì)質(zhì)量，還是在縮短研發(fā)周期上都將發(fā)揮重要作用。

4 現(xiàn)有研究開發(fā)基礎(chǔ)

現(xiàn)在，研發(fā)中心擁有齊全的空調(diào)風(fēng)機(jī)研究設(shè)備以及先進(jìn)的軟件和研究手段。中心現(xiàn)有風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)4套，風(fēng)量測(cè)量范圍為7～30000 m3/h，壓力測(cè)試范圍為0～1000Pa；擁有國際先進(jìn)的噪聲振動(dòng)測(cè)試設(shè)備多套；晗差實(shí)驗(yàn)室多套；此外還有各種電源及轉(zhuǎn)速測(cè)試表等輔助設(shè)備。經(jīng)過多年的建設(shè)與發(fā)展，研發(fā)中心組建了一支學(xué)科互補(bǔ)、結(jié)構(gòu)合理的專業(yè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，掌握了空調(diào)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的核心技術(shù)。

5 項(xiàng)目成果

經(jīng)過幾個(gè)月的努力，借助CFD軟件建立不同方案的模型，進(jìn)行計(jì)算模擬，從以下各個(gè)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)：（1）葉型和葉形設(shè)計(jì)；（2）風(fēng)輪進(jìn)口與導(dǎo)流圈的配合；（3）風(fēng)輪底盤的設(shè)計(jì)；（4）進(jìn)風(fēng)格柵等（見圖3）。

根據(jù)最優(yōu)的兩個(gè)方案發(fā)外制作手板樣品測(cè)試驗(yàn)證，開發(fā)了新的后向離心塑料風(fēng)葉，性能良好，在保證風(fēng)量滿足能力要求下，噪音降低了3.8 dB（見表2）。

6 結(jié)語

本文利用CFD數(shù)值分析方法和模型發(fā)外制作實(shí)物手板實(shí)驗(yàn)測(cè)試并行的對(duì)戶式中央空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，預(yù)測(cè)了終端各部件配合方式、離心風(fēng)輪葉片結(jié)構(gòu)等對(duì)噪音的貢獻(xiàn)。同時(shí)，對(duì)數(shù)值分析方法在工程應(yīng)用中的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。主要結(jié)論有：

（1）戶式中央空調(diào)終端的噪聲主要位于來源于離心風(fēng)葉作功噪聲，特別是離心風(fēng)葉的氣流噪聲。

（2）離心風(fēng)葉的氣流再說主要通過改變?nèi)~片空間曲面優(yōu)化。

（3）終端風(fēng)道各個(gè)部件對(duì)噪聲也有一定貢獻(xiàn)。

（4）本文的數(shù)值分析方法能從定性上優(yōu)化戶式中央空調(diào)噪聲，具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[5] 張克危.流體機(jī)械原理（上冊(cè)）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

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