空调器室内柜机噪声的空气动力学分析

　　1　引言

　　随着人民生活水平的逐步提高,空调器在人们日常生活和现代办公等环境中已被广泛使用。尽管空调产品的噪声指标已低于国家标准,但空调器运转时所产生的噪声仍显得偏大,不能满足用户的要求。一般认为日常生活的环境噪声应不高于35dB(A),办公的环境噪声应不高于45dB(A)。但目前空调器产品大多不能达到这个标准。空调器室内落地柜机的运转噪声明显偏大。2匹柜机的噪声一般在接近50dB(A)的水平,3匹和5匹柜机的噪声一般均在50dB(A)以上,甚至接近60dB(A)。

　　目前各空调器厂家的室内机降噪水平相当,传统的降噪技术已基本达到极限。有些产品的降噪是靠牺牲性能指标为代价的,实际上并没有解决问题。本文从空气动力学的角度对噪声产生机理进行了分析,提出了改进的新方向,并进行了实验验证。

　　2　空调器室内柜机运转噪声的产生机理

　　空调器所产生的噪声包括机械噪声和气流噪声,但气流噪声远大于机械噪声。空调器室内柜机运转时所发出的噪声主要由进气口噪声、风扇噪声(旋转噪声和涡流噪声)、换热蒸发器噪声以及排气口噪声组成。

　　空调器的品种很多,但室内柜机的基本形式为下部进气,上部出气。柜机内部的结构大致为三种。

　　目前空调厂家所选用最多的一种的方式是将离心风扇安置在柜机的下半部,换热蒸发器斜置在柜机的上半部。换热蒸发器的斜置方式为从后上到前下(如图1a),或由出风口下(前上)到后下(如图1b)。以下就此结构进行噪声分析。

　　进气口噪声。进气口噪声包括进气叶栅(前面板)噪声和进气唇口噪声。

　　由于气流进入离心风扇除具有轴向速度之外,还具有明显的切向速度,即进气气流是一股旋转气流。这就要求前面板最好有导向作用。但几乎所有的空调器都没有这种设计。在多种多样的面板进气叶栅设计中,设计为平直叶栅的情况(如图2a)相对最为合理。而个别产品为了美观,叶栅倾斜面设计得过大(如图2b),严重阻碍了进气气流的旋转,增大了噪声。试验表明,不合理的面板设计可使噪声增加2～3dB(A)。

　　进气气流进入离心风扇后急剧转为风扇的径向,不合理的进气唇口导致唇口气流严重分离,增加噪声。目前大部分产品的进气唇口在设计上存在着不合理设计问题。

　　另外,几乎所有品牌的柜机均在风扇与后墙之间留有空隙,将风扇甩出的高压气流重新引入离心风扇,为的是形成绕电动机的冷却气流。但这股气流同时降低了风扇的效率。又由于这股气流与从前面进入的气流产生碰撞,附加了新的噪声