空调室内机内部流场的数值模拟及网格变形优化设计

作     者：邬伟 

作者单位：长沙理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姜昌伟;伍学智

授予年度：2019年

学科分类：080705[工学-制冷及低温工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：空调室内机 计算流体力学 结构优化 网格变形 气流均匀性 

摘      要：随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,挂壁式空调已经在家家户户随处可见,而往往在夏季和冬季期间,空调的使用率将急剧上升,所以空调能耗的问题和空调房间热环境的舒适性问题越来越引起人们的关注,挂壁式空调的室内机结构对空调性能起着决定性的作用,因此通过优化空调室内机内部结构和内部流场的仿真模拟来提高空调性能等都具有着重要意义。本文采用计算流体力学技术对空调室内机内部流场进行了数值模拟,然后结合流体力学技术、网格变形技术及多目标优化设计技术对空调室内机内部结构进行了结构优化,主要展开了以下几个方面的研究:（1）构建了空调室内机二维仿真物理模型,并通过fluent软件对其进行计算,得到了内部初始的压力和速度分布;（2）运用网格变形技术与多目标优化技术对空调室内机内部的换热器、叶轮与导流片三个重要的部件进行网格变形,获得在变化范围内最优的结构来提高空调的性能。研究结果表明:（1）换热器的网格变形与优化设计。就换热器而言,在设置的初始值为1cm,变化范围为0.97～1.04cm的情况下,通过变形优化后静压的最小值为-107Pa,较没优化之前的静压最小值增大了 13Pa,静压的最大值为8.5Pa较之前减小了 11.5Pa,总压的最小值为-93Pa较之前增大了 12Pa,总压的最大值为28Pa,较之前减小了 17Pa。（2）叶轮的网格变形与优化设计。对于叶轮来说,在设置初始值为1cm,变化范围为0.96～1.04cm的情况下,通过变形优化后静压的最小值为-101Pa,较没优化之前的增大了 19Pa,静压的最大值为14Pa较之前减小了 6Pa,总压的最小值为-93Pa较之前增大了 12Pa,总压的最大值为31Pa,较之前减小了 14Pa。（3）导流片的网格变形与优化设计。对于导流片而言,在设置初始值为1cm,变化范围为0.9～1.1cm时,优化目标方差最优为0.498,优化后的方差与未优化前算出的方差相比较减小了大约0.1左右。本研究为后续空调室内机的优化设计提供了理论指导。