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家用除湿机风道设计优化方案
编辑:浙江国坤电器有限公司   更新日期:2011-02-17

由于本除湿机的外形尺寸在工业设计之初已经确定,且不允许变动。受外形尺寸的限制,蜗壳的整体曲线不在本研究优化的范围内,唯一可以优化的项目是出口的涡舌部分。在众多的方案中本文仅挑选列出其中4种方案,如图2(a)所示。方案1#为产品初始设计方案。方案2#-4#为为降低噪声,同时保证风量前提下的备选优化方案。1#方案涡舌处半径为5mm,方案2#-4#涡舌处半径为7mm,且其喉部的直径依次增大。4#方案与2#方案的不同之处在于4#方案的风机入口处,壳体上增加了一个用以起密封作用的环,如图2(b)所示。

模拟及实验结果对1#-4#方案进行数值计算,计算部分结果如图3和图4所示。4#方案模拟的结果与2#方案十分接近,很难在数值上具体体现出来,这或许是CFD在模拟过程中所采用的假设和数值方法带来的误差所致,故本文中未将其列出。对比图(3)中静压的分布看,1#和3#方案涡舌均存在静压高的小区域,而2#方案涡舌处未存在明显的静压增大区域。该静压区的存在,势必影响出流。实际上该静压区是气流撞击涡舌的结果,是一种能量损失,需要通过合理的设计减少这部分的撞击损失,从而提高风机效率。

同时从图(3)可以看出,由于高速旋转的叶轮对叶轮内部的气流不断吸附的结果,最高动压和速度位于叶轮外缘蜗壳出口方向。1#方案由于出口喉部尺寸较小,出口阻力较大,在蜗舌上游位于叶片出口的部分气流又逆流回叶轮进口,在这个区域存在着一定程度的出口逆流,导致风量减少,同时出风气流离涡舌一侧,集中在靠近涡壳一侧,恶化了流动,成为重要的噪声源。3#方案由于扩张太大造成,它使涡舌一侧。这一点同样可以从图4的出口速度分布明显看出。

综上模拟结果初步可以判定2#方案是比较优越的方案。为了验证数值模拟的效果,通过CNC制作了四个模型进行了实验测试。测试的结果分别为图5和图6所示。图5为4个方案通过调节风机的供电电压的方式得到的不同流量下的噪声实验数据。图6为4个方案不同流量下的对应风机功率实验数据。2#方案功耗与原始方案相近。由于叶轮进口处不存在端盘,两侧存在着压力差,使得蜗壳靠近轮盖处的部分流体从高压向低压区域回流,这种流动源源不断,使得回流流体从叶轮中获得的能量白白耗散,从而降低风机效率。因此,应尽量减少泄漏量。为此4#方案在入口处设置了密封,减少了无谓的漏风,其噪声和功耗进一步下降,达到了更好的效果。

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