离心风机冰箱的风道设计方法

摘要

提供了一种离心风机冰箱的风道设计方法。首先，根据冰箱各室的容积与温度确定理论风量分配比例，然后根据离心风机转速、叶轮出口角所确定的″离心风机速度三角形″进行分析计算，得出作为风道流场分析的边界条件的关键技术参数，最后利用仿真模拟软件计算并修正得到风道结构。根据该设计方法设计出来的风道不仅能够合理分配冰箱各室风量，还能最大程度地使得风道设计的模拟值接近理论值。

权利要求

1.一种离心风机冰箱的风道设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，确定冰箱容积与室温：明确冰箱各室容积与冰箱各室所需达到的温度；

步骤二，计算冰箱各室风量分配比例：根据冰箱各室容积与冰箱各室所需达到的温度，计算出各室风量分配比例理论值；

步骤三，计算离心风机速度三角形：离心风机旋转时的绝对速度v、相对速度w与圆周速度u形成离心风机速度三角形，其中，绝对速度v等于相对速度w和圆周速度u的矢量和；

步骤四，模拟得出风道结构：将步骤三计算出的离心风机速度三角形，作为风道流场分析的边界条件，利用仿真模拟软件进行计算并修正得到风道结构。

2.根据权利要求1所述的离心风机冰箱的风道设计方法，其特征在于：步骤四中，利用仿真模拟软件计算时，把离心风机圆周面等分成圆弧面，将计算出的速度矢量加载到圆弧面上作为进风口，其他进入冷藏室的风口作为出风口。

3.根据权利要求1所述的离心风机冰箱的风道设计方法，其特征在于：步骤四中，利用仿真模拟软件修正时，判断求解得出的风道结构出口处风量分配比例模拟值与各室风量分配比例理论值是否满足差值范围在±5％之内。

说明书

离心风机冰箱的风道设计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种冰箱风道设计方法，具体是指采用离心风机的冰箱风道设计方法。

背景技术

[0002] 风冷冰箱是通过风道的设计将吸收蒸发器制冷量的空气分配到各个间室，由于各间室的储藏温度与该室的风量分配比例有着密切的关系，而且，各间室的风量分配情况又与风机工作特性与各间室风道阻力特性的匹配情况有关。因此，不同规格、不同型号的风冷电冰箱，其风机形式和风道结构均不相同，其风机特性及风道阻力特性也不相同。

[0003] 目前，常见风冷冰箱所使用的风机类型为轴流风机。轴流风机的特点是流体从轴向流入叶轮并沿轴向流出，流量大，扬程(全压)低，比转数大；其优点是结构简单、紧凑，外形尺寸小，重量较轻；而离心风机的特点是扬程较高，气流轴向流入旋转叶道，在离心力作用下被抛向叶轮边缘，具有较高的压力系数与相对较低的流量系数。因此，对于一些风道结构复杂、风道阻力较大的风冷冰箱，采用离心风机比轴流风机更为适合。

[0004] 现有风冷冰箱的风道结构多是针对轴流风机送风特点进行设计的。由于离心风机送风方向与轴流风机的送风模式完全不同，如果采用现有风道则无法满足冷藏室、冷冻室、变温室所需风量，因此，需要针对离心风机的类型要求进行风道设计，在冰箱内对冷风的流向进行疏导，使其达到更高的工作效率。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明需要解决的技术问题是，提供一种离心风机冰箱的风道设计方法，针对离心风机的技术指标，通过数值计算及CFD仿真等步骤，确定风道结构的相关参数，最终达到冷藏、冷冻、变温各室风量分配合理，风道流场均匀，节能降耗的效果。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，一种离心风机冰箱的风道设计方法，包括以下步骤：

[0007] 步骤一，确定冰箱容积与室温：明确冰箱各室容积与冰箱各室所需达到的温度；

[0008] 步骤二，计算冰箱各室风量分配比例：根据冰箱各室容积与冰箱各室所需达到的温度，计算出各室风量分配比例理论值；

[0009] 步骤三，计算离心风机速度三角形：离心风机旋转时的绝对速度v、相对速度w与圆周 速度u形成离心风机速度三角形，其中，绝对速度v等于相对速度w和圆周速度u的矢量和；

[0010] 步骤四，模拟得出风道结构：将步骤三计算出的离心风机速度三角形，作为风道流场分析的边界条件，利用仿真模拟软件进行计算并修正得到风道结构。

[0011] 上述的离心风机冰箱的风道设计方法，步骤四中，利用仿真模拟软件计算时，将离心风机圆周面等分成圆弧面，把计算出的速度矢量加载到圆弧面上作为进风口，其他进入冷藏室的风口作为出风口。

[0012] 上述离心风机冰箱的风道设计方法，步骤四中，利用仿真模拟软件修正时，判断求解得出的风道结构出口处风量分配比例模拟值与各室风量分配比例理论值是否满足差值范围在±5％之内。

[0013] 本发明具有如下优点及有益技术效果：

[0014] 本发明的冰箱风道设计方法针对使用离心风机进行送风的冰箱，首先，根据冰箱各室的容积与温度确定理论风量分配比例，为风道设计提供合理的判断标准；然后根据离心风机转速、叶轮出口角的大小所确定的“离心风机速度三角形”进行分析计算，得出作为风道流场分析边界条件的关键技术参数；最后，利用仿真模拟软件进行计算并修正得到风道结构；本发明思路清晰、便于操作、而且能够适用于不同规格、型号的离心风机冰箱风道结构的设计与优化，使冰箱各室风量分配合理，风道内流场均匀，从而开机时间减少，达到节能降耗的效果。

[0015] 本发明的冰箱风道设计方法利用仿真模拟软件计算时，将离心风机圆周面等分成圆弧面，把计算出的速度矢量加载到圆弧面上作为进风口，其他进入冷藏室的风口作为出风口；能够更加准确的根据离心风机的结构与送风特点，确定进风口与出风口，从而达到风量的合理分配与控制。

[0016] 本发明的冰箱风道设计方法利用仿真模拟软件修正时，判断求解得出的风道结构出口处风量分配比例模拟值与各室风量分配比例理论值是否满足差值范围在±5％之内；能够最大程度的使得风道设计的模拟值接近理论值，保证根据模拟值设计生产的风道结构在冰箱正常工作时，能够更好的引导风向，取得更好的制冷效果。

附图说明

[0017] 图1是本发明的离心风机速度三角形示意图；

[0018] 图2是实施例中初始风道流场的冷藏室速度矢量图；

[0019] 图3是实施例中初始风道流场的变温室速度矢量图；

[0020] 图4是实施例中初始风道流场的冷冻室速度矢量图；

[0021] 图5是实施例中修正风道离心风机分风处结构图；

[0022] 图6是实施例中修正风道正视图；

[0023] 图7是实施例中修正风道后视图。

具体实施方式

[0024] 本实施例以采用离心风机的冰箱为例，其风道设计方法，包括以下步骤：

[0025] 步骤一，确定冰箱容积与室温：明确冰箱各室容积与冰箱各室所需达到的温度；冷藏室、变温室、冷冻室的大小分别为152L、35L、74L；所需达到的温度分别为：4℃、-6℃、-18℃。

[0026] 步骤二，计算冰箱各室风量分配比例：根据冰箱各室容积与冰箱各室所需达到的温度，利用EES软件计算出冷藏室、冷冻室、变温室的风量分配比例理论值为19.4％∶66.7％∶13.9％。

[0027] 步骤三，计算离心风机速度三角形：离心风机旋转时的绝对速度v、相对速度w与圆周速度u形成离心风机速度三角形，如图1所示，其中，绝对速度v等于相对速度w和圆周速度u的矢量和，由此计算出v＝5.844[m/s]，w＝7.553[m/s]，u＝11.723[m/s]。

[0028] 步骤四，模拟得出风道结构：将步骤三计算出的离心风机速度三角形，即：v＝5.844[m/s]，w＝7.553[m/s]，u＝11.723[m/s]，作为风道流场分析的边界条件，利用仿真模拟软件计算并修正，包括如下步骤：

[0029] (1)空气体模型导入分析：将生成的空气体模型导入仿真模拟软件中，进行诊断扫描，并进行模型处理，将处理好的模型进行网格划分，自动生成网格，网格数量为100万网格左右；然后，设置材料属性，并在“流体”中需设置变化方式。

[0030] (2)确定进风口与出风口：将离心风机圆周面均匀分成18份圆弧面，将计算出的速度矢量加载到圆弧面上作为进风口，其他进入冷藏室的风口作为出风口。

[0031] (3)选择参数求解：自动强制对流模式下，重力方向为(0，0，-1)，采用湍流模型进行非定常流动求解得出风道结构，如图2-4所示；同时得出的风道结构各出口处风量如表1所示：

[0032] 表1初始设计风道结构各出口处风量

[0033]

[0034]

[0035] 由表1中的数据可以看出，冷藏室、变温室、冷冻室风量分配比例模拟值为17.7％∶9.2％∶73.1％。

[0036] (4)误差判断：判断求解得出的风道结构出口处风量分配比例模拟值与各室风量分配比例理论值是否满足差值范围在±5％之内，若不满足则进行修正处理；上述步骤二中的冷藏室、变温室、冷冻室的风量分配比例理论值为19.4％∶13.9％∶66.7％；由此可知，表1中的数据差值范围超出±5％，冷藏室与变温室风量较小，需要进行修正处理。

[0037] (5)修正处理：观察速度矢量图，对局部产生涡流的对应风道结构，如图3所示，变温室风道内存在涡流，需要进行修改，修改后重复上述步骤(1)-(4)，得到的风道结构各出口处风量如表2所示：

[0038] 表2修正后设计风道结构各出口处风量

[0039]

[0040]

[0041] 由表2中的数据可以看出，冷藏室、变温室、冷冻室风量分配比例模拟值为19.5％∶16.4％∶64.1％；上述步骤二中的冷藏室、变温室、冷冻室的风量分配比例理论值为19.4％∶13.9％∶66.7％；由此可知，表2中的数据差值范围在±5％之内，满足设计要求；

[0042] 此时，冰箱风道离心风机分风处的结构，如图5所示，其中a1＝75°，a2＝65°，a3＝110°，a4＝110°，离心风机外径到分风处的距离b＝5mm±1mm(考虑到结构件变形及制造误差)，风道的连接曲线为三阶贝塞尔曲线，如图7所示，此为合理的风道结构。

[0043] 以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。