電控盒防水與導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的仿真研究

何俊飛

（廣東美的暖通設(shè)備有限公司，廣東佛山，523811）

電控盒防水與導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的仿真研究

何俊飛

（廣東美的暖通設(shè)備有限公司，廣東佛山，523811）

空調(diào)室外機(jī)，尤其是變頻空調(diào)，其電控盒的結(jié)構(gòu)上往往存在要解決腔體發(fā)熱以及防止淋雨破壞的雙重難題。本文采用仿真軟件對(duì)不同結(jié)構(gòu)的電控盒進(jìn)行建模和數(shù)值模擬計(jì)算，分析并對(duì)電控盒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)方向。

電控盒；湍流模型；仿真研究

0 前言

在空調(diào)行業(yè)，特別是尤其是變頻戶外機(jī)，其電控盒的結(jié)構(gòu)，需要滿足良好的通風(fēng)散熱條件，同時(shí)也要滿足戶外淋雨的條件下，能有效的防止水珠的進(jìn)入而損壞電控盒。這兩個(gè)矛盾的條件，往往導(dǎo)致變頻戶外機(jī)的電控盒設(shè)計(jì)存在一定難度。因此，電控盒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化研究，具有重要的實(shí)際意義。

1 變頻戶外空調(diào)中的電控盒

隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，變頻空調(diào)應(yīng)用的范圍越來越廣泛。為應(yīng)對(duì)不斷提升的能效要求，變頻壓縮機(jī)的工作頻率也會(huì)逐步提升，由此，變頻空調(diào)的電控里面的變頻控制模塊，其工作產(chǎn)生的熱量也會(huì)更高，相應(yīng)的電控盒腔體的溫度，也會(huì)升高。因此，對(duì)戶外機(jī)電控盒的通風(fēng)散熱結(jié)構(gòu)，有進(jìn)一步的要求，并且也務(wù)必保證良好的防淋雨性能。

目前，對(duì)于電控盒的發(fā)熱結(jié)構(gòu)調(diào)試與淋雨結(jié)構(gòu)調(diào)試，往往存在這樣一種情況。已有的電控結(jié)構(gòu)，在發(fā)熱工況室測(cè)試時(shí)，能通過指定的發(fā)熱條件。但隨后在此結(jié)構(gòu)上做淋雨測(cè)試，一旦出現(xiàn)淋雨不合格的情況，需要重新對(duì)電控盒結(jié)構(gòu)做調(diào)整。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)，需要重新做發(fā)熱工況測(cè)試，往往又會(huì)由于做防淋雨整改，而導(dǎo)致的電控盒通風(fēng)條件不暢，而導(dǎo)致不能通過指定的發(fā)熱條件。因此需要多次做發(fā)熱—--淋雨--—發(fā)熱--—淋雨的反復(fù)測(cè)試，才能得到最終所要的結(jié)果。但這種操作方式，往往要浪費(fèi)大量的實(shí)驗(yàn)室資源，以及大量的時(shí)間、人力、物力。

基于上述情況，采用仿真軟件，對(duì)電控盒的多種結(jié)構(gòu)的氣場(chǎng)進(jìn)行分析，使得對(duì)電控盒的多種結(jié)構(gòu)，能做充分的分析，在仿真分析的數(shù)據(jù)上，再做結(jié)構(gòu)的篩選，最后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行驗(yàn)證。這樣能有效的節(jié)約資源，提升研究效率，并且做到盡可能優(yōu)選擇。

2 電控盒的仿真模型的建立

2.1 熱回收空調(diào)機(jī)電控盒布局說明

圖1

圖2

2.2 熱回收空調(diào)機(jī)電控盒氣體流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型

模擬采用商業(yè)軟件FLUENT進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算，壓力和速度耦合采用SIMPLE算法，空間離散格式全部采用二階迎風(fēng)格式。

2.3 邊界條件及網(wǎng)格劃分

本文計(jì)算了空調(diào)外機(jī)風(fēng)扇正常工作時(shí)，處于外機(jī)流場(chǎng)中的電控盒內(nèi)空氣流動(dòng)情況，流體工質(zhì)為空氣。根據(jù)常見情況，將空調(diào)外機(jī)從中部取對(duì)稱面，并將空調(diào)外機(jī)外部附近空間一起作為計(jì)算域，具體的空調(diào)外機(jī)、電控盒結(jié)構(gòu)及邊界條件見 圖2，圖3，風(fēng)扇采用固定速度邊界，空調(diào)外機(jī)殼體采用固體壁面邊界，外部大空間采用固定壓力入口邊界，并設(shè)置為一個(gè)大氣壓，底部底面設(shè)置為固體壁面，空調(diào)外機(jī)翅片管散熱器通過多孔介質(zhì)面來計(jì)算，上述所有具體參數(shù)及流體物性見表1所示。

表1 電控盒的邊界條件

2.4 網(wǎng)格無關(guān)性的驗(yàn)證

本文選取非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格來進(jìn)行，針對(duì)電控盒區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)加密以提高計(jì)算精確度。為了消除網(wǎng)格密度帶來的影響，通過對(duì)比232.7萬和460.2萬兩種網(wǎng)格模型的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其計(jì)算結(jié)果相差不大，因此計(jì)算選擇232.7萬網(wǎng)格來進(jìn)行計(jì)算。

圖3

圖4

圖5

3 仿真模型計(jì)算結(jié)果及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.1 不同的擋水板結(jié)構(gòu)下計(jì)算結(jié)果分析

針對(duì)淋雨測(cè)試結(jié)果，對(duì)電控盒的擋水板做了2種結(jié)構(gòu)改進(jìn)。此2種結(jié)構(gòu)都能改進(jìn)淋雨結(jié)果，需要從中選擇對(duì)發(fā)熱、風(fēng)場(chǎng)影響不大的、或者是有改善的方案。改進(jìn)前結(jié)構(gòu)代號(hào)是0，對(duì)應(yīng)上圖3。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)代號(hào)，分別是1,2，分別對(duì)應(yīng)上圖4,5。

3.2 改進(jìn)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果分析

在不同結(jié)構(gòu)下，通過軟件計(jì)算得到圖6所示的截面處的流量。計(jì)算結(jié)果如表2所示。從結(jié)果來看，結(jié)構(gòu)2的結(jié)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)防水的同時(shí)，對(duì)風(fēng)場(chǎng)還有改善。2種結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的流場(chǎng)分別是圖8,9。從流場(chǎng)圖也可以看到，結(jié)構(gòu)2的流場(chǎng)（圖9），流動(dòng)情況順暢，沒有出現(xiàn)太多的混流而影響流量。

從后面的發(fā)熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，結(jié)構(gòu)2對(duì)電控盒腔體的溫度有所改善。

表2 計(jì)算結(jié)果

圖6

圖7

圖8

圖9

4 結(jié)論

本文采用商業(yè)軟件FLUENT進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算，壓力和速度耦合采用SIMPLE算法，空間離散格式全部采用二階迎風(fēng)格式。對(duì)比不同的擋水板結(jié)構(gòu)下，腔體流場(chǎng)的效果，得到結(jié)論主要為：優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)2，能滿足防水與發(fā)熱的要求。

[1]丁欣碩.Fluent14.5流體仿真計(jì)算從入門到精通[M].清華大學(xué)出版社，2014,37（51）：50-55.

[2]唐家鵬. ANSYS FLUENT 16.0超級(jí)學(xué)習(xí)手冊(cè)[ M] .人民郵電出版社，2016,69（51）：50-55, 22( 6):77-85.

Simulation research of electric control box waterproof and drift wind s tructure optimization

He Junfei
（GD Midea Heating&Ventilating Equipment Co.,Ltd，F(xiàn)oshan Guangdong ，523811）

Summary Air conditioning outdoor unit,especially inverter air conditioner,there always exists prob lems how to solve cavity heating and how to prevent rain destrcution.This article use simulation software to do modeling and analog calculation towards different electric control box, make analysis towards diffe rent electric control box and do optimal design.

Electric control box;Turbulence model;Simulation research