空调风扇设计计算

贯流、轴流、离心风机的设计计算方法中国科学技术大学海信技术讲座轴流式风机设计方法贯流式风机的数值计算方法空调室内机用离心风机的数值计算方法轴流式风机的气动设计轴流式风机的结构原理轴流式风机的设计方法轴流式风机的基本结构图轴流式风机的设计计算

一、空调用轴流式风机由于压力不高，可以用孤立叶型的气动数据，而不必采用叶栅数据进行设计。二、空调使用的轴流式风机，一般采用圆弧板叶型，而原始圆弧板叶型数据可以通过实验得到，或者采用前人已经得到的实验数据。三、由于叶型在气流来流攻角α较大的情况下，存在一个升力的最大值，当然会希望使用该值作为设计的攻角，但是该攻角之后是一个失速区域，所以一般采用最大升力值的（0.8~0.9)Cymax作为设计选择值Cy*四、由于压力比较低，只需要选取单级结构。

轴流风机的设计方法

风机设计中，存在所谓的正命题和反命题问题，也就是给定所要求的风机压力和风机流量，及其叶轮转速，设计风机具体的结构尺寸，这种设计方法称为反命题。而结构参数已知的情况下，对风机性能的计算称为正命题。这两种方法适用于不同的场合，比如设计一台全新的风机，一般需要采用反命题方法，而在对已知风机结构的改造过程，可以采用正命题方法，即对结构做微小的改动，通过正命题对风机性能进行计算校核，以达到所要求的性能要求。正命题相对简单，由于转速n确定，几何结构已知，可以通过计算圆周速度u，及其已知的安装角度，画出速度三角型，进而确定风机内部流动的各种速度，由风机的欧拉方程，即可以确定出风压值。但上述方法主要是使用一元理论，计算结果的精度不高，在这种情况下，采用数值计算的方法更加有效一些，关于数值计算的方法，在后面的内容中予以介绍。

在已知风量、压力和叶轮转速的情况下，怎样设计该风机的结构参数。目前常用的方法仍然是一元理论结合大量的经验公式和经验曲线来进行设计，最好在一元设计完成以后，通过实验或者数值计算的方法进行校核。

设计应该遵循的基本原则安全性经济性性能必须得到保证一元设计方法（1）

电机功率N的选取（2）

计算比转数ns（3）

确定叶轮外径及轮毂比（4）

计算圆周速度ut及压力系数（5）

求轴向速度Cz（6）

将叶片分段，计算各截面的（7）

计算平均相对速度Wm及气流角（8）

选择叶片数目Z（9）

计算各截面的升力系数Cy及对应的攻角（10）

求叶片的宽度b（11）

计算叶片安装角度（12）

叶片型线的绘制设计时必须知道的基本条件风机的风量Q风机的压力P安装场合尺寸限制安装地点的环境条件对已知风量和压力条件适当增加一定的安全系数贯流夸式风寒机的府数值刃计算可以寒采用你自己匪编制蜜程序头的方弄法，圾对二幸维流庸场进宏行计眨算。采用慢商业泛软件没对流站场进县行二最维或蹦者三比维计衰算，卵目前菊商业描软件挣很多蛋，国舟内最柱流行深的是剩采用问题嘴的研未究背征景贯流购风机向:Mo届rt财ie叨r,1职89火2流场同研究廊方面牛:理饼论分蚁析,山数值续模拟毅,实平验研岂究声场球研究骑方面累:基荡于实蛾验-车不等亮距,黎斜齿难,级裳间错旋转箱机械态的模弦拟手惨段第一状部分贯流鬼风机县流场抵的二箱维数预值模拆拟模型画的建仓立按贯至流风都机的滴结构父特点蜓,建菠立以埋转子、流道迷及边且界为周类型亦的动孟、静尸和边陕界的歉三层岁网格仪,采剂用非途结构沃化网障格,恢共计果生成脉48熔26迁1个菠网格驼单元迅,其圾中动孟区网忘格单择元为踏16罗39构2,普并在姿叶片任附近勒采用霜附面疮层网盘格.求解反方法族和技便巧利用Fl倒ue船nt妇6.筒1计算抗流体女动力溜学软毒件,渴进行红2D-栋SI疤MP鼻LE常C方法县求解柳,采膊用k-史e丈RN且G湍流秋模型剂.计卷算时盖,进宅出口塔给定惨远场凤压力薯,采誓用二缝阶非斩稳态炊分离桶计算字,转黎数1哭20暖0rp刻m,取时胆间步3e-能5s绸.空气浮密度畏:1巧.2隙25m/咱s,湍流谈密度阻:5眼%;条求解速收敛衫条件猪:连即续性浑:0差.0忙01招,X,共Y,沸Z方向佣速度宏:0怨.0纱01环,K=劳0.似00花1.1.为了帅减少颈计算邀量,压在启扣动的布时候醋采用Sp膛al内ar黑t-Al点lm忙ar乐as模型最,考肿虑到意这里艳动静铲叶片举的相克互作益用不前很强删烈是梅可以撑的.劳当流城场形幕成并踢动态荡稳定坊时,美转为k-权e援RN坚G模型饱计算川.2.酱在开怒始计少算,摇流场班形成旺过程竭中可胡采用MR赛F(照Mo辆vi松ng恭R韵ef盖er梅en鸦ce军F篮ra转me斧)模型竿,只降是采艰用它樱进行继初始范流场姿的快霞速形柏成并异以此随作为控初始烈流场伟,改么用滑浆移网粱格(Mo轧vi举ng拣M海es迈h)模型始继续增求解婚.3.仪对于排高转键速运翼动,亦求解热过程块中收腾敛会前遇到揉很大肉的麻乡丰烦.督采恼用的脑技巧钻是:尚(士1)猾.敞采用PR乞ES惊TO风!离散旗格式加,这弦样对悉于旋般转流罢动的意高压善力梯楚度能奸很好婚的适啦合;励(2烫).即保翠证网踩格的此优化栗,解胃决大鼻梯度表和旋陶速带绕来的盛问题滔.(陡可以趣通过钻计算欣后根衣据压捷力或扎旋度侧梯度手来局收部加藏密网坦格)允;(鸭3)价.降炕低速捞度项煌松弛员因子父(0稀.3沸-0惧.5团);恐(4留).赢先朗用低露转速倍,然垮后逐想步增五加到斜要求斗.4.考虑齿到计诱算的ca令se量较郊大,采用再了插违值的提办法泼给流东场赋复初值统以减弄少计贴算时循间.流场絮的启麦动（术可以针看气瘦动过逝程的僚流动匆显示船动画碗）1.既内流惩场的其数值锹模拟绝对割压力汉云图静压侧力等五值线桨图动压偏力等蛙值线沙图速度窃等值指线图速度狭云图速度狡矢量消图涡舌它附近眠放大耻速度喷矢量央图2.凤蒸发则器对逐流场僵的影代响(似1)2.蝴蒸发蚁器对侄流场黎的影荷响(伏2)涡的隔变化2.卵蒸发喷器对疯流场吴的影介响(列3)蒸发鲜器对见叶轮轿内侧脆速度旅的影毛响3.光涡舌绩几何扑形状喂的影笛响(蛛1)涡舌锐端部狐间隙a.标准b.减小2mmc.减小4mm流量故(kg晌/s灿):0.唯06续79咬70.川07查090.捡04欣63辽53.递涡舌授几何册形状药的影后响(苹2)涡舌阁本身案形状3.风涡舌凝几何贯形状鲁的影鸦响(桂3)涡舌穗安置戏角度安置角度(0)20304060流量极值(kg/s)0.064480.066290.068730.06558压力系数Cp极值1.18290.75370.73230.3450涡心压力(Pa)-2.505-3.049-2.706-2.7164.猜叶片拥倾角如的影舟响倾角(0)1924262934涡心位置(0)232.8239.7241.2243.7246.3涡心压力值(Pa)-2.52-2.80-2.58-2.41-2.10压力系数峰值0.8260.7140.9810.7260.594流量(kg/s)0.05810.06600.06800.06750.06315.叶轮葛延伸密段,红壳体跪几何耀的影殃响(足1)叶轮闭延伸费弧段5.衣叶轮读延伸辟段,欠壳体熄几何艘的影槐响(辟2)壳体晃几何涡壳几何参数(0)110120130150出口流量(kg/s)0.06380.06630.07070.0679出口平均速度(m/s)0.7540.7350.6910.591本章掏小结1.捧影响香风机昂性能覆的主难要参腹数为顺涡舌赌端部孕间隙葡、膛涡舌寨安置构角券、防叶片届倾角尾、壳启体几仪何蔽等扛.2.舞蒸发吃器会谜影响比贯流音风机恼内部搞偏心雅涡流委区域读大小宝和分智布;闲蒸发发器可位以有剑效地简降低迹噪声支,但初是使剖流量遮降低费.四葬折式厅蒸发幕器较狠明显朝的改像善声朗质量棍.3.背叶轮伟过渡饰弧段木的尺联寸和凳风机通出口户涡壳兽高度裤相比关于1垃而言央影响叠次要蒙.4.仓蜗壳酸和蜗裳舌的伴形状傲对风裙机性惊能原傍则上晶没有习影响进,其贿对性搁能的爱影响添是通扫过改为变进胡气角棕与出善气角筑的大宽小而描造成攀的.5.僚涡舌爹端部钳间隙称较大决时风笼机压庄头降锻低,案流量旧减少验;舌箩部间虚隙适奇当减滚小时捕,压木力升朋高,谊流量各变大眯,但迈噪声夸也相肯应增慎加;绝当继邮续减肿小时惹,又肃会使抽流量底降低纽奉,同喝时使缘瑞声质养量继床续恶吸化.第二便部分贯流溪风机撞声场袜的数煌值模植拟贯流盗风机章的噪母声机酸理1.介旋转肝噪声衔:（1求）当叶缴轮在余自由裁空间破旋转贼时,州叶片辜作为抗一种俘翼形个体扫亚过邻富近位商置上储的空哗气,急叶片扎承受高空气室的升焦力和轻阻力林,由揭于力呀的相远互性处,气画体介麦质受收到叶打片作绕用,糊产生薪周期资性压沙力场柏而发占生；（2姓）叶碎片尾怖流的船作用骑产生常另一衰种旋箱转噪诵声：竟当气蹈流流祝过叶渐片时姨,在料叶片沈尾源汇处,狮吸力宗边与恐压力象变的茎附面评层汇巾合形甩成尾患迹区月.在盲尾迹砖区内袄,气贺流的裳压力借与速老度都顿大大盏低于牛主气奏流区议.当变工作煌轮旋书转时催,叶舟片出丢口区恩内气宿流具板有很峰大的渐不均置匀性担.这朵种不涛均匀鸽性的甩势流损场周泄期性脂的作勾用于润周围否障碍信物,寸就像妄抚动巧琴弦魄一样息是物蝴体产叶生噪吼声.贯流患风机滨的噪遭声机城理2.绘涡流愁噪声倡:(1闪)沿不肿同流隐线的呀气流穷,预斩旋系菌数各汗不相长同,孝因而宴对叶居片而末言,盖攻角尸的变纺化范滔围很枝大,朱在叶关轮内侦被强乓制折航转时目也是羽如此量,由批此引妻起叶设片前虎缘处批的干落扰噪感声.(2矩)叶轮奸来流蛮入口诉不均钱匀.为例如兽叶轮合入口呜处有惨障碍银物、轮急转玩弯等布.(3方)物体拘湍流怕边界伸层内净的随瓦机脉灶动压仇力.挥它在记整个龟贯流次风机赤噪声纳中所载占比俗例较攻小.(4柳)物体会表面虚上的转气流狠形成矛紊流窗附面活层后捧,附畏面层学中气半流紊岂乱的娘压力扣脉动况作用款物体沿（涡调壳内阀表面啊及局炮部表衬面）捆,产聪生了涌噪声婶.紊穿流附奥面层庄发展舰愈发易严重佛,则其所产肿生的腹噪声丽也愈孙强烈烛.因甜此可缎以认唇为紊聚流附洪面层荡是产昌生涡下流生蓄的主宿要来堪源之泳一.(5正)动叶百湍流疤边界株层的叹旋涡竭自叶插片后箭缘脱柴落时巩引起列的压红力脉巡寿动.欲不论旧边界眨层是抬否分佛离,苦这种稳脉动曾都存永在,街其典沉型例离子为库卡门犯涡街瓣,此顿种噪溪声呈仁明显孝的宽陪频带球特性瓜,叶肺间处宾频率螺高,挎叶根确处频世率低忆.(6介)来流冈的紊榜流度厦引起屈叶片裂作用槽力的狐脉动页造成利噪声惩.(7质)二次扣涡流款产生集的噪缺声.(8种)间隙卵噪声费.(9辜)空调划器工粮况发首生变街化（枪如由漏强冷盯变到乓弱冷淹），击或由狱于环座境条侮件变战化，警使蒸歌发器护结霜聪程度笑发生越改变北，气咳流通浑过蒸啊发器庙的阻价力也愈改变裙，由撤此产苦生因透贯流枯风机迈来流挑变化植造成毛的干报扰噪轧声。诊断拣性分针析(6则48坝.7超65笼,3温.7逝25e6继)改变修转数想的的撕影响1.链风机仗结构降参数樱对噪利声的唯影响涡舌皇端部际间隙惰和形弟状(座12尝0rp元m)涡舌移动+(mm)计算基频(Hz)能级峰值声压级出口峰值流量(kg/s)尖角圆角尖角(10-5)圆角(10-5)尖角圆角尖角(10-2)圆角(10-2)070.770.3662466.764.66.786.94270.369.7228.164.963.57.267.40469.569.39.86.063.563.37.227.29叶轮擦尺寸何:流量被满足倚情况旱下,学增大架尺寸繁来降啄低转弹速.1.权风机辞结构滚参数弓对噪朋声的起影响蒸发煤器结构转速(rpm)基频(Hz)声压级(dB)流量(kg/s)无蒸发器1300(758Hz)758.4099.650.9761传统式蒸发器743.3995.380.6723四折式蒸发器787.9891.770.6570其它虹因素可(1姓20rp康m)叶片倾角的影响涡舌安装角 壳体几何形状倾角(0)能级峰值安装角(0)能级峰值几何形状角(0)能级峰值191.32e-4249e-5204.17e-41102.66e-4266.4e-5302.66e-41202.66e-4296.5e-5403.33e-41301.15e-4343.7e-5606.11e-41501.24e-42.哨不等苏距叶尿片降庸噪分不等势距叶杯片降简噪机赶理等距战叶片阴:f1=(赵n/煌60桥)z另一设表达义式:f1=(膨n/永60键)(晶2π味/θ脏)z=寨36澡,n盛=1防50押0r味/m在等帜距情捐况下啦,θ=1党00,f1=9附00足Hz域；不等唤距设局计,美变化嘉范围孝为80－1车20,这共时虽钥然叶规片数努仍为忆36贷,但期相邻侧叶片火之间塌的角盆却各犹不相果同.疯变成辫一种澡分布喂频率绸,的工变化旗范围堡为7量50济－1营25Hz浅.等距劈燕叶轮廊在f1处的洽峰值已被不悟等距叶轮削弱绣为数拼值较鼠小的孝分布愿值,罢并使姨不等膨距叶内轮的梨总噪匀声即侍明显刮下降错.2.理不等牌距叶胳片降支噪分晴析等距池叶片树能谱鱼图不等皱距叶打片能小谱图本章达小结1.调通过锁数值虏计算讨发现窝,旋廊转噪套声在么贯流妖风机猛中的赌确占炭主要参部分抛,探造讨降葵低它躲是合雁理的暂;2.湾影响存贯流坑风机郑噪声你的主绍要因针素有纹:叶轮裂尺寸窝,风枯机转竿数,浮涡舌嘉端部皆间隙倍,涡躺舌本谁身形紧状,昆蒸发垫器;3.宏影响琴贯流谨风机钱的次音要因棚素是黄:叶枯片倾朱角,释涡舌禽安装诸角等颈;4.顺通过牛计算团发现装,不问等距浩叶片姥因为晴将基电频处备的能咏量打怀散，嗓能够乘大大阻的降恋低风桨机噪门声.第三都部分贯流波风机众的三爷维模微拟初晨步和旋展望模型旋的建野立网格埋划分流场奏的模牢拟(斜恼齿不屑等距厘)离心仰风机尼的数能值计极算方诱法采用利商业Fl柿ue弹nt软件扎，对额空调咐室内遇机的友离心浪式风兵机进底行数拢值计眨算绪论问题改背景应用吗广泛旱；资源伍环境闯影响撞大；行业义研究帜方法博陈旧把；CF究D发展速提供辣条件鼠；目前肠的研仰究状巴况试验稼为主坊：西鸦交&华中辞科技&风机冠制造碌企业;数值惰模拟厕：李娇新宏罚等ST授AR再-C隆D全三带维定锋常；张莉CF袄X旋转缓机械劲叶轮洁非定民常；李维尼斌等Fl狮ue尝nt蜗壳牧定常；本文勇的主滤要工轧作Fl省ue崇nt全三胜维非鸽定常围数值乱模拟台，分询析内垄部流轻场，平通过床压力潮脉动踢获取闪噪声希，探刑讨结吓构参泊数对候风机秩旋转铜噪声爹的影盐响；离心怕通风知机结刮构工衔作原竿理轴向暮进气掘，经然旋转绑叶片黎径向蚁甩出缺，沿酒蜗壳途流出谁；静压熊适中挡，流押量较见大；离心苦通风份机的值数值傲模拟基于FL倚UE室NT平台：建立险模型坟；网格帝生成蚂；求解敲运算绩；结果卸处理穷和分哨析；建立乏模型跟：物理禾模型蜗壳酱宽度16抓0mm；叶轮么内,外径15抚0mm源&1卸20柔mm；叶片婶数为34，等仰距分铲布；转速50傲0rp肆m；简化须后模耕型：网格床生成理：数学予模型搜：控制胶方程克：质量猫方程,动量项方程笛：重整终化K-嗓E湍流塞模型(RN盛G抚K-潮E)魄;计算唉方法极：求解:se合gr捐eg津at泳ed估,i虫mp服li梁ci娘t,浑3D进;时间惜项:un园st兄ea册dy溉;单位仅长:1e-企3(喊5e冤-4华)s湍流签模型:RN喊Gk-半e;模型:Mo弓vi士ngMs蚀eh压力托项:PR仁ES赠TO评!悟;p-肚v耦合:SI百MP才LE廉C;其他卧项:Fi钱rs华t籍Or夹de出r翼Up宋wi舞nd谊;

CP莲U:红P功3帜86哀6所X2银;内存束：51龄2M粉S相DR腿AM循;硬盘狸：40G;系统纱：Wi浓nd储ow弓s辆XP兴;机时捧：一妈般48小时偏以上酬收敛屈；获脉取压乘力脉屿动需奖更填长机惯时；计算兄环境风机旦工作墨模拟叶轮密从启鼓动到适稳定耻工作抖过程固；流量窃发展稳定妙后流象量为16痰5Kg，约48洲5m3毕/h流场削图（包截面行）非对机称结僚构影惩响流忍场分屿布；下游盏部件饱对上晕游流捡动产龟生显生著影波响；蜗壳值部分叶轮货部分进气约道和秘过渡则段进气洲道和贝过渡挑段（控截面暴）噪声字分类机械倾振动突；空气蚁动力咳；两者愉相互顿作用；空气队动力邻噪声旋转次噪声团：（Hz）涡流渔噪声拘：（Hz）压力诵脉动妈：3D蜗舌笔附近论点（-4私9.哄76视60庙2，15爪7.乎81师05洁,1说0）2D蜗舌吹附近钳点（-3罗8.