一种风冷用导流结构和方法与流程

1.本发明属于制冷设备技术领域，更具体地，涉及一种风冷用导流结构和方法。


背景技术：

2.由于现在城市中地铁站、城市、剧院等大型公共建筑越来越多，集中空调的应用也越来越普遍，制冷机组作为集中空调的核心部件，制冷机组的制冷效果判断集中空调的是否适用的重要因素，现有的制冷机组一般分为水冷式制冷和风冷式制冷，水冷式制冷通常采用水冷却高压气态制冷剂，使之冷凝。风冷式制冷则利用空气使气态制冷剂冷凝，由于水冷式制冷需要使用到水源，在水源缺乏的地区，水冷式制冷容易因为没有水源受到限制，而无法使用，而风冷式制冷由于使用不会受到限制，近几年使用非常广泛，但风冷式制冷存在的问题是受到进风量的限制，风冷效果不显著。
3.为解决上述问题，专利文献cn216080097u公开了一种空调室外机及空调器，该空调通过在风机的出风口设置节流孔和导流圈，抑制风机出口排风处气流偏流，以提高进风量，但是存在的问题是对整体进风量的提升有限。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供的风冷用导流结构和方法，通过改变进气装置和排气装置的距离和尺寸，改变引流结构和导流罩连接处的连接圆角半径及排气装置的半径，以降低气流通道中的流动压降，进而提升风冷用导流结构的进风量，无需外设额外的结构，来提升风冷用导流结构的进风量，仅通过改变现有部件的位置和尺寸，不仅节约了人力物力，同时进风量的大小可以调节。
5.为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供一种风冷用导流结构，包括制冷机组框架、引流结构、进气装置、排气装置和导流罩，所述制冷机组框架具有进气口和排气口；所述引流结构设于所述进气口和所述排气口之间，所述引流结构在所述制冷机组框架内形成有供气流通过的气流通道，所述进气装置设于所述进气口，所述进气装置用于将所述进气口外侧的气流吸入；所述排气装置设于所述排气口，所述排气装置用于将所述气流通道内的气流排出；所述导流罩连接所述引流结构和所述排气装置，所述导流罩用于引导气流流向排气装置，
6.其中，所进气口与所述排气口相对设置，所述进气口的口径大于所述排气口的口径，所述引流结构用于减少气体通过所述制冷机组框架的紊流区域，避免气流在所述制冷机组框架内聚集，所述气流通道的进风量与所述气流通道内的流动压降存在关联，所述流动压降与所述进气装置和所述排气装置位置和尺寸存在关联，根据所述流动压降进行调整，所述进气装置和所述排气装置位置和尺寸。
7.进一步的，所述气流通道的进风量与所述气流通道内的流动压降呈反比例关系；
8.所述风冷用导流结构具有斜度，所述斜度为所述进气装置高度和所述排气装置高度差值的一半与所述进气装置和所述排气装置两者之间距离之比，所述斜度与所述流动压
降存在正比例关系，所述斜度根据所述流动压降进行调整。
9.进一步的，所述引流结构与所述导流罩连接处倒有连接圆角，所述连接圆角的半径与所述流动压降呈反比例关系，所述连接圆角的半径进行预设。
10.进一步的，所述排气装置包括轴流风机，所述轴流风机安装于所述排气口，所述轴流风机与所述排气口的尺寸适配，所述轴流风机与所述导流罩连接，所述轴流风机的半径与所述流动压降呈正比例关系，所述轴流风机的半径进行预设。
11.进一步的，所述风冷用导流结构具有圆弧比，所述圆弧比为所述连接圆角的半径和所述轴流风机的半径之比，所述圆弧比与所述流动压降呈反比例关系。
12.进一步的，当所述斜度小于1.25时，增大所述进气装置和所述排气装置两者之间距离；和/或
13.减小所述进气装置高度和所述排气装置高度差值；
14.当所述斜度大于等于1.25时，增大所述连接圆角半径；和/或
15.减小所述轴流风机半径。
16.进一步的，所述引流结构采用圆弧过渡渐缩，所述引流结构与所述导流罩连接处采用圆弧过渡形式。
17.进一步的，所述引流结构采用封闭结构，所述进气装置与所述进气口安装后，所述进气装置与所述进气口连接紧密，所述排气装置与所述排气口安装后，所述排气装置与所述排气口连接紧密。
18.进一步的，所述进气装置包括冷凝换热器，所述冷凝换热器的尺寸与所述进气口的尺寸适配，所述冷凝换热器用于进气口气流的降温；
19.所述引流结构设于第一连接部，所述第一连接部设于所述进气口处，所述第一连接部朝向所述引流结构的外侧翻折，所述第一连接部设有第一安装孔，所述冷凝换热器设有第一配合部，所述第一配合部设于靠近气口位置，所述第一配合部朝向所述冷凝换热器的外侧翻折，所述第一配合部设有与所述第一安装孔适配的第一配合孔，所述引流结构可通过紧固件以锁紧所述冷凝换热器；
20.所述引流结构设于第二连接部，所述第二连接部设于所述排气口处，所述第二连接部朝向所述引流结构的外侧翻折，所述第二连接部设有第二安装孔，所述轴流风机设有第二配合部，所述第二配合部设于靠近所述排气口位置，所述第二配合部朝向所述轴流风机的外侧翻折，所述第二配合部设有与所述第二安装孔适配的第二配合孔，所述引流结构可通过紧固件以锁紧所述轴流风机。
21.进一步的，所述第一连接部与所述第一配合部的连接面光滑平整；和/或
22.所述第二连接部与所述第二配合部的连接面光滑平整。
23.进一步的，所述第一连接部与所述引流结构一体设置；和/或
24.所述第一配合部和所述冷凝换热器一体设置；和/或
25.所述第二连接部与所述引流结构一体设置；和/或
26.所述第二配合部和所述轴流风机一体设置。
27.进一步的，所述引流结构的材质为铝合金。
28.本发明还提供一种风冷用导流结构的设计方法，基于上述任一项所述风冷用导流结构实现，包括：
29.步骤一：获取所述进气装置和所述排气装置的特征参数，所述特征参数包括所述进气装置和所述排气装置的高度与距离；
30.步骤二：根据所述特征参数，初步增设所述引流结构，所述引流结构与所述导流罩之间直接连接，通过cfd计算流体力学得到所述气流通道中的所述流动压降；
31.步骤三：控制所述特征参数不变，调整所述风冷用导流结构的半径参数并通过cfd计算流体力学计算出当前所述气流通道中流动压降，所述半径参数包括所述排气装置的半径和所述引流结构与所述导流罩连接圆角的半径；
32.步骤四：依次循环步骤一、步骤二和步骤三，得到多组所述特征参数和所述半径参数对应的所述流动压降；
33.步骤五：使用模拟软件，将多组所述特征参数和所述半径参数对应的流动压降搭建成数学模型；
34.步骤六：根据所述数学模型分析所述流动压降与所述特征参数和所述半径参数存在的联系；
35.步骤七：根据所述数学模型选择满足所述流动压降要求的所述特征参数和所述半径参数。
36.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
37.1.本发明的风冷用导流结构，通过设置引流结构和导流罩以在进气装置和出气装置形成阻隔，避免气流通过制冷机组框架内紊流区域时，因为粘滞力而团聚在紊流区域，无法排出，降低了风冷用导流结构的进风量，从整体上对结构进行改进，同时易于产生紊流区域的直角处，倒有连接圆角，以避免形成紊流区域影响进风量，同时分散直角处的风压和降低直角的内应力，以提高风冷用导流结构的使用寿命。
38.2.本发明的风冷用导流结构，通过改变进气装置和排气装置的距离和尺寸，改变引流结构与导流罩连接处连接圆角半径及排气装置的半径，以降低气流通道中的流动压降，进而提升风冷用导流结构的进风量，无需外设额外的结构，来提升风冷用导流结构的进风量，仅通过改变现有部件的位置和尺寸，不仅节约了人力物力，同时，能够提高风冷用导流结构的进风量。
附图说明
39.图1为本发明实施例一种风冷用导流结构的侧视图；
40.图2为现有实施例中的制冷机组框架结构示意图；
41.图3为本发明实施例一种风冷用导流结构的制冷机组框架结构示意图；
42.图4为本发明实施例的一种风冷用导流结构的斜度、圆弧比和流动压降的数学模型主视角图；
43.图5为本发明实施例的一种风冷用导流结构的斜度、圆弧比和流动压降的数学模型右视角图；
44.图6为本发明实施例的一种风冷用导流结构的斜度、圆弧比和流动压降的数学模型左视角图；
45.图7为本发明实施例的一种风冷用导流结构的第一连接部和第二配合部结构示意
图
46.图8为本发明实施例的一种风冷用导流结构设计方法的流程图。
47.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：
48.10、风冷用导流结构；11、制冷机组框架；11a、紊流区域；111、进气口；112、排气口；12、引流结构；12a、气流通道；12b、连接圆角；121、第一连接部；1211、第一安装孔；122、第二连接部；1221、第二安装孔；13、进气装置；131、冷凝换热器；1311、第一配合部；13111、第一配合孔；14、排气装置；141、轴流风机；1411、第二配合部；14111、第二配合孔；15、导流罩。
具体实施方式
49.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
50.如图1至如图8所示，本发明提供一种风冷用导流结构10，该风冷用导流结构10具体包括制冷机组框架11、引流结构12、进气装置13、排气装置14和导流罩15。
51.制冷机组框架11主体具有进气口111和排气口112，进气口111和排气口112相对设置、且进气口111的口径大于排气口112的口径，在本实施例中，进气口111和排气口112被设置在一条直线上，如此，气流在通过制冷机组框架11时能够快速通过，以提高单位时间的进风量，而进气口111的口径大于排气口112的口径，则能够提高气流在排气口112处的流速。进气装置13设于进气口111，进气装置13用于在进气口111处将气流吸入，排气装置14设于排气口112，排气装置14用于将引流结构12主体内的气流排出，导流罩15设于排气装置14上，导流罩15用于为排气装置14引导气流，以使得靠近排气装置14处的气流能够快速从导流罩15流向排气装置14。本发明通过相对设置的进气口111和排气口112加速气流从外界经过制冷机组框架11再排出，引流结构12连接于进气装置13和导流罩15之间，以形成气流通道12a，气流通道12a用于气流通过，以避免气流流向制冷机组框架11的紊流区域11a，无法从排气口112排出。
52.参考图2可知，气流在流向排气口112时，会在排气口112的上下两侧，以及排气口112的附近形成紊流区域11a，而气流在通过紊流区域11a时，由于粘滞力的作用下，气流会团聚在紊流区域11a，而无法通过排气口112排出，本发明的引流结构12主体和导流罩15连接于进气装置13和排气装置14之间，减少气流通过该紊流区域11a，以避免气流在制冷机组框架11内团聚，而降低了风冷用导流结构10的进风量，进一步的引流结构12和导流罩15之间倒有连接圆角12b，可以理解，使用相较于设置成直角，能够避免在直角处产生紊流区域11a而影响进风量，另一方面，使用连接圆角12b能够分散连接圆角12b处所受的风压，以提高风冷用导流结构10的使用寿命。
53.进一步的，进气装置13和排气装置14的位置与尺寸与风冷用导流结构10的进风量存在关联。即是说，通过调整进气装置13和排气装置14的位置，改变进气装置13和排气装置14的距离，能够增加风冷用导流结构10的进风量，通过调整进气装置13和排气装置14的尺寸，能够增加风冷用导流结构10的进风量。具体的，在气流通过气流通道12a时，会在气流通道12a内产生流动压降，即是说，在气流通过气流通道12a时，会在气流通道12a的两个流通
截面间流体形成静压，由于风压等于动压加静压，而风速与动压呈正比例关系，风量等于风速乘以气流通过横截面面积，由此可知，风压一定时，减小流动压降能够增大进风量。
54.具体的参考图可知，在该直角坐标系中，x轴表示风冷用导流结构10的进风量，y轴表示风冷用导流结构10的流动压降，该黑色曲线为风冷用导流结构10的性能曲线，即代表风冷用导流结构10的进风量随流动压降的变化发生变化曲线，由该黑色曲线可以知，降低气流通过气流通道12a时的流动压降，能够提高风冷用导流结构10的进风量，即流动压降与进风量存在反比例关系，该红色曲线为不加引流结构12时进风量随流动压降的变化发生变化的曲线，由该红色曲线可以知，随着流动压降的增大，
55.参考图4、图5和图6，在三维坐标系中，x轴表示风冷用导流结构10的斜度，y轴表示风冷用导流结构10的圆弧比，z轴表示风冷用导流结构10的流动压降，在本实施例中，我们将进气装置13高度和排气装置14高度差值的一半与进气装置13和排气装置14两者之间距离之比称为斜度，将连接圆角12b的半径和排气装置14的半径之比称为圆弧比，可以观察到，当圆弧比一定时，风冷用导流结构10的斜度变大，风冷用导流结构10的流动压降也随之变大，即是说，风冷用导流结构10的斜度与风冷用导流结构10的流动压降存在正比例关系，进一步的，由于流动压降与风冷用导流结构10的进风量存在反比例关系，那么，控制风冷用导流结构10的斜度越小，则可以使得风冷用导流结构10进风量增大，具体的，在实际操作时，可以通过降低进气装置13高度和排气装置14高度差值，亦或是增大进气装置13和排气装置14两者之间距离，以实现提高风冷用导流结构10的进风量，这样设置的好处在于，无需在风风冷用导流结构10上外设额外的结构，仅通过改变现有部件的位置和尺寸，就能够实现提高风冷用导流结构10的进风量，不仅节约了人力物力，且能够实现进风量的大小可调。
56.进一步的，当斜度一定时，风冷用导流结构10的圆弧比变大，风冷用导流结构10的流动压降也随之变小，即是说，风冷用导流结构10的圆弧比与风冷用导流结构10的流动压降存在反比例关系，进一步的，由于流动压降与风冷用导流结构10的进风量存在反比例关系，那么，控制风冷用导流结构10的圆弧比越大，则可以使得风冷用导流结构10进风量增大，具体的，在实际操作时，可以通过增大连接圆角12b半径，亦或是，减小排气装置14的半径，以实现提高风冷用导流结构10的进风量，这样设置的好处在于，无需在风冷用导流结构10上外设额外的结构，仅通过改变现有部件的连接圆角半径，就能够实现提高风冷用导流结构10的进风量，不仅节约了人力物力，且能够实现进风量的大小可调。
57.优选的，当风冷用导流结构10的斜度小于1.25时，改变风冷用导流结构10的斜度相较于改变风冷用导流结构10的圆弧比，风冷用导流结构10的流动压降变化明显，即是说，此时应通过改变风冷用导流结构10的斜度，以增大进风量，而风冷用导流结构10的斜度大于或者等于1.25时，改变风冷用导流结构10的圆弧比，风冷用导流结构10的流动压降变化明显，由此可知，当风冷用导流结构10的斜度大于或者等于1.25时，通过增大连接圆角12b的半径，亦或是，减小排气装置14的半径，均能够显著的提高进风量。
58.在一实施例中，引流结构12的进气口111与排气口112之间采用圆弧过渡减缩的结构。可以理解，使用圆弧过渡减缩的结构能够在引流结构12的内壁上形成向排气口112处挤压的气压，使得排气口112的流速增快，同时，引流结构12被设置为圆弧形，使得气流流向引流结构12内壁时，能够与引流结构12内壁相切，不会对引流结构12内壁形成冲击，能够提升风冷用导流结构10的使用寿命。
59.进一步的，引流结构12与导流罩15连接处采用圆弧过渡形式。这样设置的好处在于，一方面能够避免引流结构12与导流罩15连接处产生内应力，进而造成引流结构12与导流罩15连接处容易损坏，以影响风冷用导流结构10的使用寿命，另一方面，能够避免在引流结构12与导流罩15连接处产生裂缝，气流从裂缝处外泄而影响气密性，进而造成风冷用导流结构10的进风量减少。
60.在一实施例中，引流结构12为封闭结构，进气装置13和排气装置14分别安装至进气口111和排气口112后，进气口111和排气口112连接处连接紧密，以防止引流结构12内气流外泄。可以理解，通过这种密封的结构，能够提高引流结构12的气密性。
61.在一实施例中，引流结构12材质为铝合金，铝合金的表面进行阳极氧化处理。可以理解，铝合金材质具有密度小，质量轻的特点，使用铝合金能够降低风冷用导流结构10的质量，以便于安装使用，同时铝合金具有良好防腐性能，能够避免被气流中的水蒸汽、酸碱性气体所腐蚀，此外，在铝合金的表面还进行阳极氧化，以在铝合金的表面形成防腐层。
62.在一实施例中，进气装置13被设置成冷凝换热器131，冷凝换热器131的尺寸与进气口111的尺寸适配，冷凝换热器131用于为进入进气口111气流的降温，具体的，冷凝换热器131管路内装有冷媒，冷凝换热器131的管路外侧设有有翅片，气流通过时，由于冷媒的汽化能够带走气流的热量，以实现生成冷空气。排气装置14被设置为轴流风机141，轴流风机141易于安装，如此，能够简化风冷用导流结构10的安装步骤，同时轴流风机141噪音小，能够在使用过程中，避免产生噪音。
63.在一实施例中，引流结构12靠近进气口111处设有第一连接部121，第一连接部121朝向引流结构12的外侧翻，第一连接部121设有第一安装孔1211，冷凝换热器131靠近进气口111处设有第一配合部1311，第一配合部1311朝向冷凝换热器131的外侧翻折，第一配合部1311设有第一配合孔13111，引流结构12可通过紧固件穿过第一安装孔1211和第一配合孔13111以锁紧冷凝换热器131，第一连接部121和第一配合部1311连接处还设有密封胶条，通过密封胶条能够避免气流从第一连接部121和第一配合部1311的连接处泄露。
64.进一步的，引流结构12靠近排气口112处设有第二连接部122，第二连接部122朝向引流结构12的外侧翻折，第二连接部122设有第二安装孔1221，轴流风机141靠近排气口112位置设有第二配合部1411，第二配合部1411朝向轴流风机141的外侧翻折，第二配合部1411设有第二配合孔14111，引流结构12可通过紧固件穿过第二安装孔1221和第二配合孔14111以锁紧轴流风机141，第二连接部122和第二配合部1411连接处也设有密封胶条，通过密封胶条能够避免气流从第二连接部122和第二配合部1411的连接处泄露。
65.进一步的，第一连接部121与第一配合部1311的连接面光滑平整。这样设置的好处在于，一方便能够便于第一连接部121与第一配合部1311的连接，以避免第一连接部121与第一配合部1311因表面粗糙，而难以连接，另一方面，由于第一连接部121与第一配合部1311的连接面光滑平整，能够避免气流从引流结构12与冷凝换热器131连接处泄露。
66.进一步的，第二连接部122与第二配合部1411的连接面光滑平整。这样设置的好处在于，一方便能够便于第二连接部122与第二配合部1411的连接，以避免第二连接部122与第二配合部1411因表面粗糙，而难以连接，另一方面，由于第二连接部122与第二配合部1411的连接面光滑平整，能够避免气流从引流结构12与轴流风机141连接处泄露。
67.进一步的，第一连接部121与引流结构12一体设置。可以理解，通过一体设置，一方
面，能够使得第一连接部121与引流结构12的结构强度更高，另一方面，无需外设第一连接部121，能够减少第一连接部121与引流结构12的连接步骤，同时还能节约成本。
68.进一步的，第一配合部1311和冷凝换热器131一体设置。可以理解，通过一体设置，一方面，能够使得第一配合部1311和冷凝换热器131的结构强度更高，另一方面，无需外设第一配合部1311，能够减少第一配合部1311与冷凝换热器131的连接步骤，同时还能节约成本。
69.进一步的，第二连接部122与引流结构12一体设置。可以理解，通过一体设置，一方面，能够使得第二连接部122与引流结构12的结构强度更高，另一方面，无需外设第二连接部122，能够减少第二连接部122与引流结构12的连接步骤，同时还能节约成本。
70.进一步的，第二配合部1411和轴流风机141一体设置。可以理解，通过一体设置，一方面，能够使得第二配合部1411和轴流风机141的结构强度更高，另一方面，无需外设第二配合部1411，能够减少第二配合部1411与轴流风机141的连接步骤，同时还能节约成本。
71.本发明还提供一种风冷用导流结构的设计方法，该方法包括以下步骤：
72.步骤一：获取进气装置13和排气装置14的特征参数，特征参数包括进气装置13和排气装置14的高度与距离；
73.步骤二：根据特征参数，初步增设引流结构12，引流结构12与导流罩15之间直接连接，通过cfd计算流体力学得到气流通道12a中的流动压降；
74.步骤三：控制特征参数不变，调整风冷用导流结构10的半径参数并通过cfd计算流体力学计算出当前气流通道12a中流动压降，半径参数包括排气装置13的半径和引流结构12与导流罩15的连接圆角12b半径；
75.步骤四：依次循环步骤一、步骤二和步骤三，得到多组特征参数和半径参数对应的流动压降；
76.步骤五：使用模拟软件，将多组特征参数和半径参数对应的流动压降搭建成数学模型；
77.步骤六：根据数学模型分析流动压降与特征参数和半径参数存在的联系；
78.步骤七：根据数学模型选择满足流动压降要求的特征参数和半径参数。
79.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。