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冰箱压缩机室盖板结构降噪分析与设计
 
 
吕剑乔　张建润
摘要：基于仿真分析提出了冰箱压缩机室盖板设计的方法和原则，并通过计算和试验证明了通过等压梯度线设计和流场优化的方法重新设计盖板可以降低压缩机室产生的噪声，为压缩机室降噪工作提供了新的思路和方法。
关键词：压缩机室盖板设计;CFD分析;冰箱降噪
0 引言
风冷冰箱整机噪声最主要的噪声源是压缩机和冷凝风扇，压缩机工作时产生的振动产生振动噪声，冷凝风扇转动时产生压缩机室气动噪声[1]。冷藏室、冷冻室内部的气动噪声相对于压缩机室的噪声强度更低，因此，压缩机室降噪是风冷冰箱整机降噪工作的重点。在空气流量即冷凝器冷却能力不变的情况下，如何降低噪声，又是冰箱压缩机室降噪工作的关键所在。
1 压缩机结构仿真模型分析与模型准确性试验验证
    几何模型的建立与简化
本文的研究对象是某型号冰箱的压缩机室。压缩机室主要工作部件是压缩机、冷凝器和冷凝器风扇，其他功能部件包括盖板、接水盘、电气控制元件、部件连接件、压缩机隔振结构、水管等。压缩机室主要结构如图1所示。
由于压缩机室部件结构复杂，部分复杂的结构不仅对流场影响甚微，还有可能降低网格质量，而网格质量直接决定后续仿真分析的结果精度以及计算效率，所以在网格划分前必须简化原三维模型，以保证结果准确。
主要简化的结构部位有：电气元件周围的电线等小部件，压缩机轮廓上的非规则几何形状，冷凝器形状。其中，在保证冷凝器形状与原有冷凝器形状基本不变的前提下，将其作为一个整体而非装配体建模，整体看作为一个热源。
    计算模型
压缩机室内部空气流场和传热模型建立可描述如下：
对建立的模型进行网格划分以后，使用FLUENT进行流场计算，以得到压缩机室内部的流场特性。将空气按照不可压缩流体分析，无热量交换，空气流动一般忽略力场，采用RNG k-epsilon模型模拟;MRF模型和混合面模型可以高效计算旋转体中定子和转子的相互作用，因此对包含风扇的可动流体区域采用MRF模型;设置靠近左侧盖板出口部分为压力出口，靠近右侧盖板出口部分为压力入口;计算中主要采用SEGREGATED分离式解算器;采用SIMPLE压力修正算法来计算速度和压力间的耦合方程，收敛精度为1e-4。
    流场仿真结果
仿真计算得到速度云图、速度矢量图和温度场云图，分别如图2、图3、图4所示。在风扇附近靠近内壁面处风速较大，入口处风速分布较为均匀，而出口处中部出口风速较大。冷凝器靠近内壁面一侧涡流现象较明显，压缩机靠近内壁面一侧流场涡流现象较少，而靠近外盖板一侧涡流现象较多，对散热不利。冷凝器中心最高温度点温度为92 ℃，位于远离风扇一侧中心;最低温度点温度为73 ℃，位于靠近风扇一侧，远离风扇中心。可以看到，在长度方向上，同位置下风速越大，温度越低;在宽度方向上，盖板与风扇轴线区间内，越靠近盖板，温度越低。
    模型准确性试验验证
表1对同区域下风速计算值和试验值进行了对比。
从表1可以看出，压缩机流场模型风速分布与试验测得风速值基本吻合，模型对压缩机室流场的计算准确性高。
2 压缩机室噪声分析及降噪措施
    噪声源特性及降噪手段
根据噪声源特性分析试验，得到压缩机室噪声源有[2]：
（1