专利名称：一种空调器风道结构优化设计方法
技术领域：
本发明属于空调器结构优化设计方法技术领域，具体地说，是涉及一种针对空调 器风道结构的优化设计方法。
背景技术：
在现有的空调器风道结构设计中，一般都是技术人员根据已有经验，制造出具有 不同风道结构的多种空调器样机，然后进行噪声实验和风量实验，测量出可以反映风道优 劣的性能参数空调器噪声以及单位时间内空调器风道吹出的风量，进而根据测量结果，比 对出单位时间内吹出的风量大而且噪声小的空调器风道结构作为最终的风道设计方式，进 行空调器成品的生产。采用这种方法来设计空调器风道结构，需要首先制作出大量的空调 器样机，达不到要求的样机即被淘汰掉，从而造成了巨大的资源浪费，增大了生产成本。而 且，从制作样机到测量出参数结果需要较长的时间，比较耗时。因此，如何研发出一种空调器风道结构的优化设计方法，既能节省成本，又能节省 时间，是本发明需要解决的一项主要问题。
发明内容
本发明为了解决现有空调器风道结构设计方法生产成本高、测试周期长的问题， 提供了一种空调器风道结构的优化设计方法，降低了成本，缩短了测试时间。为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现一种空调器风道结构优化设计方法，包括以下步骤(1)、利用建模软件建立至少2种不同结构的空调器风道模型，所述风道模型至少 由风扇、蒸发器、涡壳和涡舌围成；(2)、分别将各种风道模型的生成文件导入GAMBIT软件包，进行网格划分，并把网 格划分后生成的网格文件导入CFD软件；(3)、在CFD软件中设定运算所需要的模型参数以及变量参数；其中，所述模型参 数包括内流场的湍流模型参数和蒸发器处空气流动模型参数，变量参数包括离散压力、动 量、湍动能、湍动能耗散率以及时间变量参数；(4)、在CFD软件中风道模型的风道出口处任意设置一条横截风道出口的直线，通 过所述CFD软件绘制出所述直线处的压力曲线或者质量流量曲线；当出口压力或者质量流 量曲线平稳时，视为CFD软件模拟空气流动达到准稳态，启动CFD软件中的FW-H声学模型， 分别选定风扇、涡舌和涡壳区域为计算声源区域，选择国标规定的噪声测试点为接收点，进 而通过CFD软件计算出噪声以及单位时间内风道模型出口吹出的风量；(5)、比对出各种风道模型中风量大且噪声小的模型，并将其作为预选方案，然后 对所述预选方案做至少一次风道模型修改，返回步骤(2)，确定最终风道模型；(6)、结合所述的最终风道模型生产空调器样机，进行噪声实验和风量实验，测量 出国标规定的噪声测试点处的噪声以及空调器样机风道出口吹出的风量，与CFD软件计算出的噪声以及单位时间内风道模型出口吹出的风量进行比对，确定出空调器成品的风道结 构。优选的，步骤(1)所述的建模软件为PROE软件。进一步的，步骤(2)所述生成文件为STEP文件，所述网格文件为*.msh文件。优选的，步骤(3)所述内流场的湍流模型采用Realizable1^模型。优选的，步骤(3)所述蒸发器处空气流动模型参数为多孔介质区域流动模型参数。又进一步的，步骤(3)中还包括对所述的变量参数进行离散的步骤，为了使离散 精度更高，离散方法优选采用二阶迎风格式。再进一步的，步骤(5)中，所述的风道模型修改可以是对涡舌的形状进行修改；也 可以是对涡壳的形状或者弧度进行修改；当然，也可以是对风扇与涡舌的间距进行修改。更进一步的，当所述的风道模型修改是对风扇与涡舌的间距进行修改时，若所 述风道模型为壁挂式空调器室内机中的风道模型，则所述风扇与涡舌的间距优选设计在 6-7mm之间。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是本发明的空调器风道结构优化设 计方法，利用PROE软件对空调器的风道结构进行建模，设计多种具有不同风道结构的空调 器模型，然后把模型的STEP文件导入CFD软件中，通过建立合适的湍流模型以及蒸发器处 空气流动模型，以及设置相关参数，CFD软件便可以计算出空调噪声和单位时间内空调吹出 的风量，无需事先制造出样机再进行参数测量，从而节省了生产成本，同时整个过程只需花 费少量的时间，大大缩短了开发周期，提高了研发效率。
图1是本发明所列举的两种空调器风道结构模型；图2是图1中直线6处的压力曲线图；图3是拟合的Δρ禾日υ的关系曲线；图4是确定的最终空调器风道结构模型。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细地说明。实施例一，参见图1所示，为本实施例首先利用PROE软件建立两种不同结构的空 调器风道模型，所述PROE软件的操作平台为计算机。在本实施例的空调器风道模型中可以 具体包括蒸发器、风道、涡壳和涡舌四个部分；其中空调器风道模型一包括风扇1，蒸发器 2，涡壳3，涡舌4，以及由风扇1、蒸发器2、涡壳3以及涡舌4围成的风道5，为了方便描述两 种风道结构，本实施例定义涡舌4的三个特征点涡舌4伸向蒸发器2部分的最高点4-1， 涡舌4离涡壳3最近点4-2，以及涡舌4离风扇1最远点4-3。图1中还包括空调器风道模 型二，包括风扇1，蒸发器2，涡壳3，和涡舌4’，风道5’由风扇1、蒸发器2、涡壳3以及涡舌 4’围成。涡舌4’与涡舌4的区别在于增大点4-2到涡壳3的距离。具体操作方法为把 点4-2处所在的板削掉约1mm2，且把点4_1与点4_2之间的距离减少1mm，点4_1与4_2连 线和点4-1与点4-3连线之间的夹角增大至65°。
用PROE软件建模完成后生成STEP文件，分别将各种风道模型生成的STEP文件导 入GAMBIT软件包，进行网格划分，并设置计算域半径为所述风扇1的叶轮外径的10倍。由 于空调器室内机结构复杂，本实施例对空调器风道采用三角形的非结构化网格进行划分。 为了减少总体网格数，风道外部采用四边形的结构化网格进行划分。划分网格完成后生成
msh文件，把所述的*. msh文件导入CFD软件。在CFD软件中设定运算所需要的模型参数以及变量参数；其中，所述模型参数包 括内流场的湍流模型参数和所述蒸发器处空气流动模型参数。考虑到Realizable1^模型 在模拟旋转流动、强逆压梯度的边界层流动、流动分离和二次流动时有较好的表现，本实施 设定Realizable1^模型为湍流模型。为了模拟蒸发器2对气流的阻碍作用，本实施例将所 述蒸发器处空气流动模型参数为多孔介质区域流动模型参数。所述的变量参数包括离散压力、动量、湍动能、湍动能耗散率以及时间变量参数， 还包括对所述变量参数的离散。为了使离散精度更高，离散方法优选采用二阶迎风格式。参见图1所示，在CFD软件中风道模型的风道出口处任意设置一条可以横截风道 出口的直线6，CFD软件便可以绘制出所述直线6处的压力曲线或者质量流量曲线，为本实 施例直线6处的压力曲线，参见图2所示。当曲线趋于平稳时，即曲线为图2中幅度较小的 波浪线P时，视为CFD软件模拟空气流动达到准稳态，此时启动CFD软件中的FW-H声学模 型，分别选定风扇1、涡舌4和涡壳3区域为计算声源区域。选择国标规定的噪声测试点为 接收点，由于风扇1的有效长度为596mm，所以将模型中的声源相关长度设为596mm。CFD软 件便可以计算出噪声以及单位时间内风道模型出口吹出的风量。计算结果参见表1所示
权利要求
一种空调器风道结构优化设计方法，其特征在于包括以下步骤(1)、利用建模软件建立至少2种不同结构的空调器风道模型，所述风道模型至少由风扇、蒸发器、涡壳和涡舌围成；(2)、分别将各种风道模型的生成文件导入GAMBIT软件包，进行网格划分，并把网格划分后生成的网格文件导入CFD软件；(3)、在CFD软件中设定运算所需要的模型参数以及变量参数；其中，所述模型参数包括内流场的湍流模型参数和蒸发器处空气流动模型参数，变量参数包括离散压力、动量、湍动能、湍动能耗散率以及时间变量参数；(4)、在CFD软件中风道模型的风道出口处任意设置一条横截风道出口的直线，通过所述CFD软件绘制出所述直线处的压力曲线或者质量流量曲线；当出口压力或者质量流量曲线平稳时，视为CFD软件模拟空气流动达到准稳态，启动CFD软件中的FW H声学模型，分别选定风扇、涡舌和涡壳区域为计算声源区域，选择国标规定的噪声测试点为接收点，进而通过CFD软件计算出噪声以及单位时间内风道模型出口吹出的风量；(5)、比对出各种风道模型中风量大且噪声小的模型，并将其作为预选方案，然后对所述预选方案做至少一次风道模型修改，返回步骤(2)，确定最终风道模型；(6)、结合所述的最终风道模型生产空调器样机，进行噪声实验和风量实验，测量出国标规定的噪声测试点处的噪声以及空调器样机风道出口吹出的风量，与CFD软件计算出的噪声以及单位时间内风道模型出口吹出的风量进行比对，确定出空调器成品的风道结构。
2.根据权利要求1所述的空调器风道结构优化设计方法，其特征在于在所述步骤(1) 中，所述的建模软件为PROE软件。
3.根据权利要求1所述的空调器风道结构优化设计方法，其特征在于在所述步骤(2) 中，所述生成文件为STEP文件，所述网格文件为msh文件。
4.根据权利要求1所述的空调器风道结构优化设计方法，其特征在于在所述步骤(3) 中，所述内流场的湍流模型采用Realizable1^模型。
5.根据权利要求1所述的空调器风道结构优化设计方法，其特征在于在所述步骤(3) 中，所述蒸发器处空气流动模型参数为多孔介质区域流动模型参数。
6.根据权利要求1所述的空调器风道结构优化设计方法，其特征在于在所述步骤(3) 中还包括对所述的变量参数进行离散的步骤，离散方法采用二阶迎风格式。
7.根据权利要求1所述的空调器风道结构优化设计方法，其特征在于在所述步骤(5) 中，所述的风道模型修改是对涡舌的形状进行修改。
8.根据权利要求1所述的空调器风道结构优化设计方法，其特征在于在所述步骤(5) 中，所述的风道模型修改是对涡壳的形状或者弧度进行修改。
9.根据权利要求1所述的空调器风道结构优化设计方法，其特征在于在所述步骤(5) 中，所述的风道模型修改是对风扇与涡舌的间距进行修改。
10.根据权利要求9所述的空调器风道结构优化设计方法，其特征在于所述风道模型 为壁挂式空调器室内机中的风道模型，所述风扇与涡舌的间距为6-7mm。
全文摘要
本发明公开了一种空调器风道结构优化设计方法，包括以下步骤1、建立至少2种风道模型；2、分别将各种风道模型的生成文件进行网格划分，并把生成的网格文件导入CFD软件；3、在CFD软件中设定模型参数以及变量参数；4、CFD软件模拟空气流动达到准稳态后，计算出噪声以及风量；5、比对出各种风道模型中风量大且噪声小的模型，并将其作为预选方案，然后对所述预选方案做至少一次风道模型修改，返回步骤2，确定最终风道模型；6、结合所述的最终风道模型生产空调器样机，进行噪声实验和风量实验。采用本发明的空调风道结构优化设计方法，可以降低空调器风道结构设计成本，缩短参数测试时间，使用方便。
文档编号G06F17/50GK101976276SQ201010289890
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者徐超, 杨娟, 赵可可 申请人:海信(山东)空调有限公司