CN111710034B - 空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调领域,具体涉及空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法及系统,能够解决目前实验测试无法准确测出室外机百叶窗工况下的循环风量、吹出百叶窗风量等数据的问题。其技术方案概括为，首先对空调器室外机进行建模，再对室外机的出风流场进行仿真，获取室外机循环风量Q，然后对空调器室外机与百叶窗组成的系统进行建模，再对空调器室外机在百叶窗内的出风流场进行仿真，获取室外机吹出百叶窗的风量Q1，以及空调器室外机吹出百叶窗又从百叶窗外吸回来的风量Q2，最后计算出空调器室外机在百叶窗内的出风率N＝(Q1‑Q2)/Q*100％。适用于空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法及系统。

Description

空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法及系统

技术领域

本发明涉及空调领域，具体涉及一种空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法及系统。

背景技术

随着时代的变化和人们对生活品质追求的提高，大多数建筑为了保证外观，都设计了专门放置空调器室外机的百叶窗。众所周知，空调器工作时需要制冷剂与周围环境进行换热的。然而在高温炎热的夏季，百叶窗的出现，不仅阻挡了室外机正常出风排出热量，导致空调的制冷能力受到影响，同时也使得室外机的工作环境变得极其恶劣，很容易引起高温保护而停机。

百叶窗对空调器性能的影响问题，实际上也就是室外机出风不畅的问题。

然而，目前的实验手段还无法准确测出室外机在百叶窗工况下的循环风量、吹出百叶窗风量等数据，只能通过对空调器的制冷能力、百叶窗内的温度变化等侧面数据的监控，来判断其轴流风机系统在百叶窗内的出风效果。在只知性能变差这样的结果而无法揭示出风过程及出风量的情况下，也使得设计师很难提出有针对性的优化改进方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法及系统，能够解决目前实验测试无法准确测出室外机百叶窗工况下的循环风量、吹出百叶窗风量等数据的问题，进而快速判断室外机在百叶窗内的性能表现，同时为室外机轴流风机系统的改进提供科学依据。

本发明采取如下技术方案实现上述目的，空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法，包括以下步骤：

步骤(1)、对空调器室外机进行三维建模，得到第一三维模型；

步骤(2)、根据第一三维模型对空调器室外机的出风流场进行数值模拟仿真,得到第一仿真结果；

步骤(3)、根据第一仿真结果获取空调器室外机的出风量Q；

步骤(4)、对空调器室外机与百叶窗组成的系统进行三维建模，得到第二三维模型；

步骤(5)、根据第二三维模型对空调器室外机在百叶窗内的出风流场进行数值模拟仿真，得到第二仿真结果；

步骤(6)、根据第二仿真结果获取空调器室外机吹出百叶窗的风量Q1，以及空调器室外机吹出百叶窗又从百叶窗外吸回来的风量Q2；

步骤(7)、计算空调器室外机在百叶窗内的出风率N＝(Q1-Q2)/Q*100％。

进一步的是，在步骤(6)中，所述吹出百叶窗的风量Q1为吹出百叶窗最外侧的竖直截面的风量。

进一步的是，所述吹出百叶窗最外侧的竖直截面的风量为：百叶窗最外侧的竖直截面上，沿风扇转轴方向的速度分量指向百叶窗外这部分区域的风量。

进一步的是，在步骤(6)中，所述吹出百叶窗又从百叶窗外吸回来的风量Q2为：吹出百叶窗最外侧位置竖直截面后又被吸回百叶内的风量。

进一步的是，所述吹出百叶窗最外侧位置竖直截面后又被吸回百叶内的风量为：以风扇旋转轴与百叶窗最外侧位置竖直截面交点为中心的圆形区域内，速度矢量沿风扇旋转轴方向的分量指向百叶窗里的区域的风量。

进一步的是，所述圆形区域的直径为空调器导风圈直径或空调器风扇直径。

空调器室外机百叶窗内出风量仿真系统，其特征在于，包括：

三维建模模块，用于对空调器室外机以及空调器室外机与百叶窗组成的系统进行三维建模，分别得到第一三维模型与第二三维模型；

流场仿真模块，用于根据第一三维模型对空调器室外机的出风流场进行数值模拟仿真以及根据第二三维模型对空调器室外机在百叶窗内的出风流场进行数值模拟仿真，分别得到第一仿真结果与第二仿真结果；

计算模块，用于根据第一仿真结果获取空调器室外机的出风量Q，根据第二仿真结果获取空调器室外机吹出百叶窗的风量Q1，以及空调器室外机吹出百叶窗又从百叶窗外吸回来的风量Q2，然后得到空调器室外机在百叶窗内的出风率N＝(Q1-Q2)/Q*100％。

本发明首先对空调器室外机进行三维建模，得到第一三维模型，根据第一三维模型对空调器室外机的出风流场进行数值模拟仿真，获取空调器室外机在没有百叶窗情况下的出风量Q；然后对空调器室外机与百叶窗组成的系统进行三维建模，得到第二三维模型，根据第二三维模型对空调器室外机在百叶窗内的出风流场进行数值模拟仿真，获取空调器室外机吹出百叶窗的风量Q1，以及空调器室外机吹出百叶窗又从百叶窗外吸回来的风量Q2，再计算空调器室外机在百叶窗内的出风率N＝(Q1-Q2)/Q*100％。根据空调器室外机的出风率大小快速判断室外机在百叶窗内的性能表现，同时为室外机轴流风机系统的改进提供科学依据。

附图说明

图1是本发明空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法的方法流程图。

图2是本发明中空调器室外机百叶窗内出风CFD仿真建模示意图。

图3是本发明一个实施例中空调器室外机出风格栅1的示意图。

图4是本发明一个实施例中空调器室外机出风格栅2的示意图。

附图中，1为空调器室外机，2为百叶窗最外侧的竖直截面，3为百叶窗的百叶，4为空调器室外机循环风量，5为吹出百叶窗风量，6为吹出百叶窗又吸回百叶窗的风量，7为被百叶窗百叶阻挡的风量。

具体实施方式

本发明空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法，其方法流程图如图1，包括以下步骤：

步骤101：对空调器室外机进行三维建模，得到第一三维模型；

步骤102：根据第一三维模型对空调器室外机的出风流场进行数值模拟仿真,得到第一仿真结果；

步骤103：根据第一仿真结果获取空调器室外机的出风量Q；

步骤104：对空调器室外机与百叶窗组成的系统进行三维建模，得到第二三维模型；

步骤105：根据第二三维模型对空调器室外机在百叶窗内的出风流场进行数值模拟仿真，得到第二仿真结果。

步骤106：根据第二仿真结果获取空调器室外机吹出百叶窗的风量Q1，以及空调器室外机吹出百叶窗又从百叶窗外吸回来的风量Q2；

步骤107：计算空调器室外机在百叶窗内的出风率N＝(Q1-Q2)/Q*100％。

步骤102与步骤105中，可以使用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件进行数值模拟仿真。

步骤106中，所述吹出百叶窗的风量Q1为吹出百叶窗最外侧的竖直截面的风量。

其中，吹出百叶窗最外侧的竖直截面的风量为：百叶窗最外侧的竖直截面上，沿风扇转轴方向的速度分量指向百叶窗外这部分区域的风量。

步骤106中，所述吹出百叶窗又从百叶窗外吸回来的风量Q2为：吹出百叶窗最外侧位置竖直截面后又被吸回百叶内的风量。

其中，吹出百叶窗最外侧位置竖直截面后又被吸回百叶内的风量为：以风扇旋转轴与百叶窗最外侧位置竖直截面交点为中心的圆形区域内，速度矢量沿风扇旋转轴方向的分量指向百叶窗里的区域的风量，圆形区域的直径为空调器导风圈直径或空调器风扇直径。

空调器室外机百叶窗内出风量仿真系统，包括：

三维建模模块，用于对空调器室外机以及空调器室外机与百叶窗组成的系统进行三维建模，分别得到第一三维模型与第二三维模型；

流场仿真模块，用于根据第一三维模型对空调器室外机的出风流场进行数值模拟仿真以及根据第二三维模型对空调器室外机在百叶窗内的出风流场进行数值模拟仿真，分别得到第一仿真结果与第二仿真结果；

计算模块，用于根据第一仿真结果获取空调器室外机的出风量Q，根据第二仿真结果获取空调器室外机吹出百叶窗的风量Q1，以及空调器室外机吹出百叶窗又从百叶窗外吸回来的风量Q2，然后得到空调器室外机在百叶窗内的出风率N＝(Q1-Q2)/Q*100％。

本发明附图2为空调器室外机百叶窗内出风CFD仿真建模示意图，空调器室外机1的循环风量4一部分吹出百叶窗2外，即为吹出百叶窗的风量5，一部分被百叶窗的百叶3阻挡，即为被百叶窗百叶阻挡的风量7，还有一部分为吹出百叶窗又被吸回来的风量6。

图3、图4为两款直径相同的室外机出风格栅方案，分别对安装有两款出风格栅的室外机进行百叶窗内的CFD数值仿真，得到以下仿真结果：

可以看出，安装出风格栅2的空调器室外机在百叶窗内出风率更高，室外机在百叶窗内的出风效果更好。

为了验证上述结论的可靠性，对安装有上述出风格栅的室外机进行了百叶窗性能实际测试。实验测试在焓差实验室中进行，室内侧干湿球温度分别为32℃/23℃，室外侧干湿球温度分别为43℃/26℃，电压176V。测试结果如下：

可以看到在百叶窗工况下，安装出风格栅2后，整机能力增大352.17W，约增加9.5％。反应出本发明所示仿真方法的可靠性，今后在进行风道结构件设计时，可及时、快速判断其百叶窗性能，避免手板加工及实验测试，节约时间及相关费用。

综上所述，本发明能准确计算出室外机百叶窗工况下的循环风量、吹出百叶窗风量等数据的问题，进而快速判断一个室外机在百叶窗内的性能表现，为室外机轴流风机系统的改进提供依据；进一步的是在室外机重新设计风扇罩、导风圈、冷凝器及轴流风扇等风道结构件时，对室外机百叶窗性能进行快速判断，及时优化提供了科学依据，避免大量试验和手板制作。

Claims (7)

1.空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)、对空调器室外机进行三维建模，得到第一三维模型；

步骤(2)、根据第一三维模型对空调器室外机的出风流场进行数值模拟仿真,得到第一仿真结果；

步骤(3)、根据第一仿真结果获取空调器室外机的出风量Q；

步骤(4)、对空调器室外机与百叶窗组成的系统进行三维建模，得到第二三维模型；

步骤(5)、根据第二三维模型对空调器室外机在百叶窗内的出风流场进行数值模拟仿真，得到第二仿真结果；

步骤(6)、根据第二仿真结果获取空调器室外机吹出百叶窗的风量Q1，以及空调器室外机吹出百叶窗又从百叶窗外吸回来的风量Q2；

步骤(7)、计算空调器室外机在百叶窗内的出风率N＝(Q1-Q2)/Q*100％。

2.根据权利要求1所述的空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法，其特征在于，在步骤(6)中，所述吹出百叶窗的风量Q1为吹出百叶窗最外侧的竖直截面的风量。

3.根据权利要求2所述的空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法，其特征在于，所述吹出百叶窗最外侧的竖直截面的风量为：百叶窗最外侧的竖直截面上，沿风扇转轴方向的速度分量指向百叶窗外这部分区域的风量。

4.根据权利要求1所述的空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法，其特征在于，在步骤(6)中，所述吹出百叶窗又从百叶窗外吸回来的风量Q2为：吹出百叶窗最外侧位置竖直截面后又被吸回百叶内的风量。

5.根据权利要求4所述的空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法，其特征在于，所述吹出百叶窗最外侧位置竖直截面后又被吸回百叶内的风量为：以风扇旋转轴与百叶窗最外侧位置竖直截面交点为中心的圆形区域内，速度矢量沿风扇旋转轴方向的分量指向百叶窗里的区域的风量。

6.根据权利要求5所述的空调器室外机百叶窗内出风量仿真方法，其特征在于，所述圆形区域的直径为空调器导风圈直径或空调器风扇直径。

7.空调器室外机百叶窗内出风量仿真系统，其特征在于，包括：

三维建模模块，用于对空调器室外机以及空调器室外机与百叶窗组成的系统进行三维建模，分别得到第一三维模型与第二三维模型；

流场仿真模块，用于根据第一三维模型对空调器室外机的出风流场进行数值模拟仿真以及根据第二三维模型对空调器室外机在百叶窗内的出风流场进行数值模拟仿真，分别得到第一仿真结果与第二仿真结果；

计算模块，用于根据第一仿真结果获取空调器室外机的出风量Q，根据第二仿真结果获取空调器室外机吹出百叶窗的风量Q1，以及空调器室外机吹出百叶窗又从百叶窗外吸回来的风量Q2，然后得到空调器室外机在百叶窗内的出风率N＝(Q1-Q2)/Q*100％。

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