專利名稱：一種空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空調(diào)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種針對空調(diào) 器風(fēng)道結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般都是技術(shù)人員根據(jù)已有經(jīng)驗，制造出具有 不同風(fēng)道結(jié)構(gòu)的多種空調(diào)器樣機，然后進(jìn)行噪聲實驗和風(fēng)量實驗，測量出可以反映風(fēng)道優(yōu) 劣的性能參數(shù)空調(diào)器噪聲以及單位時間內(nèi)空調(diào)器風(fēng)道吹出的風(fēng)量，進(jìn)而根據(jù)測量結(jié)果，比 對出單位時間內(nèi)吹出的風(fēng)量大而且噪聲小的空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)作為最終的風(fēng)道設(shè)計方式，進(jìn) 行空調(diào)器成品的生產(chǎn)。采用這種方法來設(shè)計空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)，需要首先制作出大量的空調(diào) 器樣機，達(dá)不到要求的樣機即被淘汰掉，從而造成了巨大的資源浪費，增大了生產(chǎn)成本。而 且，從制作樣機到測量出參數(shù)結(jié)果需要較長的時間，比較耗時。因此，如何研發(fā)出一種空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方法，既能節(jié)省成本，又能節(jié)省 時間，是本發(fā)明需要解決的一項主要問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法生產(chǎn)成本高、測試周期長的問題， 提供了一種空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方法，降低了成本，縮短了測試時間。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，包括以下步驟(1)、利用建模軟件建立至少2種不同結(jié)構(gòu)的空調(diào)器風(fēng)道模型，所述風(fēng)道模型至少 由風(fēng)扇、蒸發(fā)器、渦殼和渦舌圍成；(2)、分別將各種風(fēng)道模型的生成文件導(dǎo)入GAMBIT軟件包，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并把網(wǎng) 格劃分后生成的網(wǎng)格文件導(dǎo)入CFD軟件；(3)、在CFD軟件中設(shè)定運算所需要的模型參數(shù)以及變量參數(shù)；其中，所述模型參 數(shù)包括內(nèi)流場的湍流模型參數(shù)和蒸發(fā)器處空氣流動模型參數(shù)，變量參數(shù)包括離散壓力、動 量、湍動能、湍動能耗散率以及時間變量參數(shù)；(4)、在CFD軟件中風(fēng)道模型的風(fēng)道出口處任意設(shè)置一條橫截風(fēng)道出口的直線，通 過所述CFD軟件繪制出所述直線處的壓力曲線或者質(zhì)量流量曲線；當(dāng)出口壓力或者質(zhì)量流 量曲線平穩(wěn)時，視為CFD軟件模擬空氣流動達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，啟動CFD軟件中的FW-H聲學(xué)模型， 分別選定風(fēng)扇、渦舌和渦殼區(qū)域為計算聲源區(qū)域，選擇國標(biāo)規(guī)定的噪聲測試點為接收點，進(jìn) 而通過CFD軟件計算出噪聲以及單位時間內(nèi)風(fēng)道模型出口吹出的風(fēng)量；(5)、比對出各種風(fēng)道模型中風(fēng)量大且噪聲小的模型，并將其作為預(yù)選方案，然后 對所述預(yù)選方案做至少一次風(fēng)道模型修改，返回步驟(2)，確定最終風(fēng)道模型；(6)、結(jié)合所述的最終風(fēng)道模型生產(chǎn)空調(diào)器樣機，進(jìn)行噪聲實驗和風(fēng)量實驗，測量 出國標(biāo)規(guī)定的噪聲測試點處的噪聲以及空調(diào)器樣機風(fēng)道出口吹出的風(fēng)量，與CFD軟件計算出的噪聲以及單位時間內(nèi)風(fēng)道模型出口吹出的風(fēng)量進(jìn)行比對，確定出空調(diào)器成品的風(fēng)道結(jié) 構(gòu)。優(yōu)選的，步驟(1)所述的建模軟件為PROE軟件。進(jìn)一步的，步驟(2)所述生成文件為STEP文件，所述網(wǎng)格文件為*.msh文件。優(yōu)選的，步驟(3)所述內(nèi)流場的湍流模型采用Realizable1^模型。優(yōu)選的，步驟(3)所述蒸發(fā)器處空氣流動模型參數(shù)為多孔介質(zhì)區(qū)域流動模型參數(shù)。又進(jìn)一步的，步驟(3)中還包括對所述的變量參數(shù)進(jìn)行離散的步驟，為了使離散 精度更高，離散方法優(yōu)選采用二階迎風(fēng)格式。再進(jìn)一步的，步驟(5)中，所述的風(fēng)道模型修改可以是對渦舌的形狀進(jìn)行修改；也 可以是對渦殼的形狀或者弧度進(jìn)行修改；當(dāng)然，也可以是對風(fēng)扇與渦舌的間距進(jìn)行修改。更進(jìn)一步的，當(dāng)所述的風(fēng)道模型修改是對風(fēng)扇與渦舌的間距進(jìn)行修改時，若所 述風(fēng)道模型為壁掛式空調(diào)器室內(nèi)機中的風(fēng)道模型，則所述風(fēng)扇與渦舌的間距優(yōu)選設(shè)計在 6-7mm之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明的空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè) 計方法，利用PROE軟件對空調(diào)器的風(fēng)道結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，設(shè)計多種具有不同風(fēng)道結(jié)構(gòu)的空調(diào) 器模型，然后把模型的STEP文件導(dǎo)入CFD軟件中，通過建立合適的湍流模型以及蒸發(fā)器處 空氣流動模型，以及設(shè)置相關(guān)參數(shù)，CFD軟件便可以計算出空調(diào)噪聲和單位時間內(nèi)空調(diào)吹出 的風(fēng)量，無需事先制造出樣機再進(jìn)行參數(shù)測量，從而節(jié)省了生產(chǎn)成本，同時整個過程只需花 費少量的時間，大大縮短了開發(fā)周期，提高了研發(fā)效率。


圖1是本發(fā)明所列舉的兩種空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)模型；圖2是圖1中直線6處的壓力曲線圖；圖3是擬合的Δρ禾日υ的關(guān)系曲線；圖4是確定的最終空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)模型。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。實施例一，參見圖1所示，為本實施例首先利用PROE軟件建立兩種不同結(jié)構(gòu)的空 調(diào)器風(fēng)道模型，所述PROE軟件的操作平臺為計算機。在本實施例的空調(diào)器風(fēng)道模型中可以 具體包括蒸發(fā)器、風(fēng)道、渦殼和渦舌四個部分；其中空調(diào)器風(fēng)道模型一包括風(fēng)扇1，蒸發(fā)器 2，渦殼3，渦舌4，以及由風(fēng)扇1、蒸發(fā)器2、渦殼3以及渦舌4圍成的風(fēng)道5，為了方便描述兩 種風(fēng)道結(jié)構(gòu)，本實施例定義渦舌4的三個特征點渦舌4伸向蒸發(fā)器2部分的最高點4-1， 渦舌4離渦殼3最近點4-2，以及渦舌4離風(fēng)扇1最遠(yuǎn)點4-3。圖1中還包括空調(diào)器風(fēng)道模 型二，包括風(fēng)扇1，蒸發(fā)器2，渦殼3，和渦舌4’，風(fēng)道5’由風(fēng)扇1、蒸發(fā)器2、渦殼3以及渦舌 4’圍成。渦舌4’與渦舌4的區(qū)別在于增大點4-2到渦殼3的距離。具體操作方法為把 點4-2處所在的板削掉約1mm2，且把點4_1與點4_2之間的距離減少1mm，點4_1與4_2連 線和點4-1與點4-3連線之間的夾角增大至65°。
用PROE軟件建模完成后生成STEP文件，分別將各種風(fēng)道模型生成的STEP文件導(dǎo) 入GAMBIT軟件包，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并設(shè)置計算域半徑為所述風(fēng)扇1的葉輪外徑的10倍。由 于空調(diào)器室內(nèi)機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本實施例對空調(diào)器風(fēng)道采用三角形的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行劃分。 為了減少總體網(wǎng)格數(shù)，風(fēng)道外部采用四邊形的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行劃分。劃分網(wǎng)格完成后生成
msh文件，把所述的*. msh文件導(dǎo)入CFD軟件。在CFD軟件中設(shè)定運算所需要的模型參數(shù)以及變量參數(shù)；其中，所述模型參數(shù)包 括內(nèi)流場的湍流模型參數(shù)和所述蒸發(fā)器處空氣流動模型參數(shù)?？紤]到Realizable1^模型 在模擬旋轉(zhuǎn)流動、強逆壓梯度的邊界層流動、流動分離和二次流動時有較好的表現(xiàn)，本實施 設(shè)定Realizable1^模型為湍流模型。為了模擬蒸發(fā)器2對氣流的阻礙作用，本實施例將所 述蒸發(fā)器處空氣流動模型參數(shù)為多孔介質(zhì)區(qū)域流動模型參數(shù)。所述的變量參數(shù)包括離散壓力、動量、湍動能、湍動能耗散率以及時間變量參數(shù)， 還包括對所述變量參數(shù)的離散。為了使離散精度更高，離散方法優(yōu)選采用二階迎風(fēng)格式。參見圖1所示，在CFD軟件中風(fēng)道模型的風(fēng)道出口處任意設(shè)置一條可以橫截風(fēng)道 出口的直線6，CFD軟件便可以繪制出所述直線6處的壓力曲線或者質(zhì)量流量曲線，為本實 施例直線6處的壓力曲線，參見圖2所示。當(dāng)曲線趨于平穩(wěn)時，即曲線為圖2中幅度較小的 波浪線P時，視為CFD軟件模擬空氣流動達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，此時啟動CFD軟件中的FW-H聲學(xué)模 型，分別選定風(fēng)扇1、渦舌4和渦殼3區(qū)域為計算聲源區(qū)域。選擇國標(biāo)規(guī)定的噪聲測試點為 接收點，由于風(fēng)扇1的有效長度為596mm，所以將模型中的聲源相關(guān)長度設(shè)為596mm。CFD軟 件便可以計算出噪聲以及單位時間內(nèi)風(fēng)道模型出口吹出的風(fēng)量。計算結(jié)果參見表1所示
權(quán)利要求
一種空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于包括以下步驟(1)、利用建模軟件建立至少2種不同結(jié)構(gòu)的空調(diào)器風(fēng)道模型，所述風(fēng)道模型至少由風(fēng)扇、蒸發(fā)器、渦殼和渦舌圍成；(2)、分別將各種風(fēng)道模型的生成文件導(dǎo)入GAMBIT軟件包，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并把網(wǎng)格劃分后生成的網(wǎng)格文件導(dǎo)入CFD軟件；(3)、在CFD軟件中設(shè)定運算所需要的模型參數(shù)以及變量參數(shù)；其中，所述模型參數(shù)包括內(nèi)流場的湍流模型參數(shù)和蒸發(fā)器處空氣流動模型參數(shù)，變量參數(shù)包括離散壓力、動量、湍動能、湍動能耗散率以及時間變量參數(shù)；(4)、在CFD軟件中風(fēng)道模型的風(fēng)道出口處任意設(shè)置一條橫截風(fēng)道出口的直線，通過所述CFD軟件繪制出所述直線處的壓力曲線或者質(zhì)量流量曲線；當(dāng)出口壓力或者質(zhì)量流量曲線平穩(wěn)時，視為CFD軟件模擬空氣流動達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，啟動CFD軟件中的FW H聲學(xué)模型，分別選定風(fēng)扇、渦舌和渦殼區(qū)域為計算聲源區(qū)域，選擇國標(biāo)規(guī)定的噪聲測試點為接收點，進(jìn)而通過CFD軟件計算出噪聲以及單位時間內(nèi)風(fēng)道模型出口吹出的風(fēng)量；(5)、比對出各種風(fēng)道模型中風(fēng)量大且噪聲小的模型，并將其作為預(yù)選方案，然后對所述預(yù)選方案做至少一次風(fēng)道模型修改，返回步驟(2)，確定最終風(fēng)道模型；(6)、結(jié)合所述的最終風(fēng)道模型生產(chǎn)空調(diào)器樣機，進(jìn)行噪聲實驗和風(fēng)量實驗，測量出國標(biāo)規(guī)定的噪聲測試點處的噪聲以及空調(diào)器樣機風(fēng)道出口吹出的風(fēng)量，與CFD軟件計算出的噪聲以及單位時間內(nèi)風(fēng)道模型出口吹出的風(fēng)量進(jìn)行比對，確定出空調(diào)器成品的風(fēng)道結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于在所述步驟(1) 中，所述的建模軟件為PROE軟件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于在所述步驟(2) 中，所述生成文件為STEP文件，所述網(wǎng)格文件為msh文件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于在所述步驟(3) 中，所述內(nèi)流場的湍流模型采用Realizable1^模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于在所述步驟(3) 中，所述蒸發(fā)器處空氣流動模型參數(shù)為多孔介質(zhì)區(qū)域流動模型參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于在所述步驟(3) 中還包括對所述的變量參數(shù)進(jìn)行離散的步驟，離散方法采用二階迎風(fēng)格式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于在所述步驟(5) 中，所述的風(fēng)道模型修改是對渦舌的形狀進(jìn)行修改。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于在所述步驟(5) 中，所述的風(fēng)道模型修改是對渦殼的形狀或者弧度進(jìn)行修改。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于在所述步驟(5) 中，所述的風(fēng)道模型修改是對風(fēng)扇與渦舌的間距進(jìn)行修改。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于所述風(fēng)道模型 為壁掛式空調(diào)器室內(nèi)機中的風(fēng)道模型，所述風(fēng)扇與渦舌的間距為6-7mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，包括以下步驟1、建立至少2種風(fēng)道模型；2、分別將各種風(fēng)道模型的生成文件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并把生成的網(wǎng)格文件導(dǎo)入CFD軟件；3、在CFD軟件中設(shè)定模型參數(shù)以及變量參數(shù)；4、CFD軟件模擬空氣流動達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)后，計算出噪聲以及風(fēng)量；5、比對出各種風(fēng)道模型中風(fēng)量大且噪聲小的模型，并將其作為預(yù)選方案，然后對所述預(yù)選方案做至少一次風(fēng)道模型修改，返回步驟2，確定最終風(fēng)道模型；6、結(jié)合所述的最終風(fēng)道模型生產(chǎn)空調(diào)器樣機，進(jìn)行噪聲實驗和風(fēng)量實驗。采用本發(fā)明的空調(diào)風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，可以降低空調(diào)器風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計成本，縮短參數(shù)測試時間，使用方便。
文檔編號G06F17/50GK101976276SQ201010289890
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者徐超, 楊娟, 趙可可 申請人:海信(山東)空調(diào)有限公司