基于CFD电子膨胀阀空化及噪声特性分析

传统的节流元件（如毛细管等）越来越不能满足空调器的需求,而电子膨胀阀以其调节范围宽等优点被广泛应用。在空调运行过程中电子膨胀阀同样伴随着噪声的产生,本文基于数值计算对不同开度下电子膨胀阀的流场特性进行研究,得到了流场的分布规律和空泡的产生特点,最终得到以下结论：随着阀门开度的增大阀内流量从0.01499 kg/s增大到0.02431kg/s;流场的最大流速随阀门脉冲数的增大而增大,而阀门喉部压降随阀门开度增大而减小;空泡主要在下游产生,且随阀门开度的增大流场中空化现象逐渐减弱;当阀门开度从100脉冲增大到150脉冲时,流场的最大噪声从113.86 dB增大到122.01 dB。     

多联机制热运行时室内机制冷剂流动噪声分析及解决方案

理论分析多联式空调(热泵)机组制热运行时室内机制冷剂流动噪声及其控制方法,并对某R32风冷式多联机搭配4台室内机(开机模式和关机模式各2台)进行试验,结果表明:处于开机模式的室内机,当其电子膨胀阀开度为90步时,流入电子膨胀阀的制冷剂处于液态,制冷剂流动噪声基本消失,此时室内机制热性能较优;处于待机模式的室内机,当其电子膨胀阀开度为30步时,制冷剂流动噪声基本消失。     

电子膨胀阀开度及制冷剂充灌量对家用空调器性能影响的研究

对于家用变频空调系统,电子膨胀阀开度的改变会影响制冷系统的过冷度、过热度、蒸发压力等,从而影响系统的制冷量和COP。本文主要研究电子膨胀阀开度、压缩机运行频率以及制冷剂充灌量对空调系统性能的影响。研究结果表明:压缩机运行频率一定时,随电子膨胀阀开度的增大,系统的制冷量和COP均先增大后减小,存在最大值,且最大制冷量和最大COP对应的电子膨胀阀开度相同;压缩机在低频运行时,系统具有较高的COP,随制冷剂充灌量的增加,系统的制冷量和COP均先增大后减小,试验机型的最佳制冷剂充灌量为1 230g。     

热力膨胀阀对空调器性能影响的试验研究

为了提高空调器对变工况的响应速度,通过试验分析热力膨胀阀对空调器(制冷量为3 500 W,R134a制冷剂)的调节特性。试验结果表明,热力膨胀阀的非线性特性使制冷剂质量流量在一定范围内呈现波形变化;热力膨胀阀开度一定时,对于变工况,空调器在40 s内可以达到稳定运行状态;热力膨胀阀开度为40%时,空调器的EER值最大。     

热力膨胀阀流动噪声试验研究

为了获得热力膨胀阀的瞬态噪声特性,采用试验方法对不同温包充注、不同阀内结构的膨胀阀的啸叫噪声进行研究。获得了系统开机过程中热力膨胀阀啸叫噪声与温包充注、阀内结构的关系。结果表明:采用交叉充注,低蒸干压力充注,在阀内安装碟形弹簧有利于降低膨胀阀啸叫噪声。     

电子膨胀阀的氮气流量实验及其与R22流量对比关系的研究

本文通过试验的方法研究了电子膨胀阀在不同氮气压力下的流通特性，结果发现，电子膨胀阀的氮气流通量随阀的开度有良好的线性，改变阀的进气方向，阀的流量变化很小，说明它有良好的双向流通特性，本文还对比了电子膨胀阀在氮气流量和Ｒ２２制冷剂流量，拟合了标准工况下两者的关系式。     

充注量对空气源热泵热水器性能的影响

本文通过实验比较了热泵热水器在不同制冷剂充注量下的制热性能和电子膨胀阀的调节特性,定量研究了电子膨胀阀调节方式对制热性能的影响。结果表明:阀开度16%和定过热度10℃工况下的最佳充注量均为1.1 kg,相应的最佳整体制热性能COP_a分别为3.05和3.68;过大的充注量降低了制热性能和电子膨胀阀的调节范围;与阀开度调节相比,过热度调节可避免吸气带液的发生;在最佳充注量下,对比阀开度和过热度两种电子膨胀阀调节方式得出,后者制热性能更优。     

电动汽车热泵空调用双向热力膨胀阀设计

传统电动汽车空调存在制热效率低、影响汽车续航里程等缺陷,热泵空调系统是电动汽车空调发展的一个必然趋势,其关键是节流元件的选择。本文介绍的电动汽车热泵空调用双向热力膨胀阀是在现有热力膨胀阀的基础上,针对电动汽车热泵空调的特点,采用全封闭结构、二次节流、圆锥形阀芯阀口、双向工作的内密封结构等技术,解决热泵空调制冷和制热时热力膨胀阀制冷剂双向流通、流量平衡及可靠性等问题。     

电子膨胀阀制冷剂流量系数的试验研究

在自搭建的液环法节流机构流量特性试验台上,采用R22制冷剂,试验研究节流阀开度(流通面积)、节流前后压差、入口密度、入口过冷度、出口比容、干度以及阀头半锥角和径向间隙对电子膨胀阀制冷剂流量系数的影响,获得了流量系数的量化关系并进行了试验验证.结果表明,误差在±10.5%以内.     

基于变频压缩机的跨临界CO_2热泵热水器名义工况的试验研究

搭建基于变频压缩机的跨临界CO_2热泵热水器试验台。在系统制冷剂充注量为950 g,测试工况为名义工况的前提下,分析电子膨胀阀开度和压缩机运行频率对系统参数,包括压缩机吸气温度和压力,排气温度和压力,系统制热量和制热性能系数COP_h的影响。试验结果表明:随着电子膨胀阀开度的增大,压缩机吸气温度降低,吸气压力升高,而排气温度和排气压力趋势性走低,中间偶有起伏;制热量随着电子膨胀阀开度的增大逐渐降低,制热性能系数COP_h在电子膨胀阀一定开度范围内存在一个最优值;压缩机吸气温度受频率的影响较小,吸气压力则随着频率的增加而降低,排气温度和排气压力均随频率的增加而升高;制热量随着频率的升高而增大,制热系数COP_h最大值出现在低频率范围。     

多联式空调制冷系统动态仿真研究

为了研究多联机制冷系统的动态性能,建立了基于简化气液两相流体网络的多联式空调制冷系统动态仿真模型.其中,压缩机和电子膨胀阀采用稳态模型,蒸发器和冷凝器采用移动边界动态仿真模型,气液分离器采用动态模型.采用Matlab和Simulink为仿真工具,对多联机动态仿真模型进行求解,并通过一套具有四台室内蒸发器的多联机系统的实验结果进行验证和改进.结果表明,该动态仿真模型能够准确预测多联机动态过程的变化趋势,并保持很高的计算精度,蒸发温度、冷凝温度和过热度的误差都在1.0℃左右,排气温度误差小于3.0℃,可以用于多联机动态性能分析,并可作为开发和优化多联机控制策略和控制算法的有效工具.     

调节阀空化噪声数值分析

针对工程实际应用中调节阀普遍出现的空化及其产生的噪声问题,采用基于流声场声振耦合的数值分析方法,研究了不同开度与不同压差对空化噪声的影响。调节阀的空化噪声是阀门产生噪声的原因之一,传统的方法很难准确的分析和预测这种噪声。首先利用CFD软件计算调节阀内的三维瞬态流场,然后将瞬态流场的计算信息作为声场计算的激励信号施加到调节阀阀体上,最后基于声振耦合的方法对其进行声学响应计算。结果表明：本文所研究的调节阀空化噪声随着开度的增加呈先减小后增大的趋势;当调节阀进出口压差增大时,空化噪声也随之增大,在出口压力为0.45MPa时,噪声达到了93.2dB;通过数值模拟得到云图可作为分析噪声产生位置的依据,计算得到的噪声大小可作为判断空化程度的依据,为声学检测阀门空化程度提供数据支持。     

一种锥形节流阀工作过程流-固耦合动力学响应的影响因素分析

基于三维流-固耦合有限元动力学仿真分析模型和直接耦合算法,分析了一种锥形节流阀在入口流速脉冲激励下由关闭状态开启而后重新关闭全过程的流量特性、压差特性及阀门开度的高频波动等非线性动力学响应特性,并采用小波分析方法等对阀门开度响应等进行了时-频域分析。选择不同的流体-结构模型的数值积分方法组合及时间步长对流-固耦合动力学求解算法进行了实际应用检验;然后对阀芯质量、弹簧参数与油液参数等系统参数以及激励速度幅值与脉宽等激励参数对其工作过程动力学响应的影响进行了细致的数值分析比较。结果表明:流体模型积分算法的选择对流-固耦合计算结果的影响较大;对该阀而言,阀芯质量与油液体积弹性模量的改变对阀芯振动频率的影响较为显著,油液粘度的改变对阀门开启的滞后量及振动相位的影响较大,而弹簧刚度及预紧力的改变对阀门的最大稳定开度的影响较大;阀芯与阀座间的碰撞使阀芯的振动频率提高。     

空调噪声主观烦恼度实验研究

随着社会的发展空调设备越来越普及,伴随而来的噪声扰民问题也日益突出。对城市居民区内空调设备噪声进行调查,通过现场采样获得噪声源,研究其声学特性与频谱特性,并通过实验室主观评价方法来研究其烦恼度情况。结果表明,空调低频噪声的响度与烦恼度呈线性关系,在45 d B(A)~50 d B(A)(60 phon~65 phon)范围内烦恼度值分布均较分散,所以在该范围内针对空调低频噪声采用A计权声压级不能很好得反映烦恼度情况,这也解释了在达标情况下居民仍投诉的情况。空调噪声的烦恼度情况与年龄、性别都有关。     

深腔流激振荡特性研究及能量采集初步分析

针对深腔流激振荡现象的内部声场特性及其流体动能利用方法进行了研究,通过对谐振空腔内部的流场和声场进行数值模拟,探究腔体结构尺寸和流速对内部声振荡响应特性的影响,选用合适的空腔结构安装压电换能器初步实现声电能量转换过程,并进行实验验证。结果表明,当谐振腔开口尺寸H_(R)=30 mm,长度L_(R)=230 mm时,可在相当于高压输气管道的流速范围内获得属于第一水力模态和第一声学模态的稳定声振荡;当气体流速为32.26 m·s^(-1)时,声场压力振幅可达4.62 kPa;选用压电陶瓷厚度hp=1.0 mm的压电片进行实验测试,可得开路电压为1.99 V;实验结果与模型预测结果趋势一致。该方法丰富了环境流体动能的利用方式,且有望在低功耗、远距离、低维护等特殊场合的微型无线电子设备中实现无源供电。     

基于可变形空腔的起落架舱体噪声抑制研究EI北大核心CSCD

提出了一种基于可变形空腔的起落架舱体结构,通过机械装置调节舱体底板及后壁倾斜角度,不需要额外增加舱体体积,使用声学有限元法探讨了该结构在低马赫数下的噪声抑制效果。研究发现:随着舱体后壁倾斜角度的增大,舱体内部及外部的噪声明显减小,同时模态频率逐渐增大,有助于避免舱体结构发生共振破坏;舱体后壁倾斜一个较小的角度就能有效地改善内部的声反射环境,进而抑制舱体内部的高频模态噪声、总声压级。当后壁倾斜角度大于某个临界值时,继续增大倾斜角度对于舱体内部高频模态噪声以及总声压级的抑制效果不再明显,在当前的仿真条件下,舱体后壁最佳倾斜角度范围为10°~16°。     

基于气流激振的离心式压缩机管道破坏机理研究

大型石化压缩机组中,管道易产生气流激振作用下的疲劳破坏。本文从气流激振的产生与作用机理进行分析,研究管道疲劳破坏的主要来源-声共振。采用实验室的管道声腔进行仿真分析,应用LMS仿真软件有限元法对管道内部的声模态进行计算,获取其特征频率,并进行实验测试分析,当叶片的通过频率与管道声模态频率一致时将产生声共振,振动将明显增加,揭示了声共振造成的管道疲劳破坏机理。在此基础上,结合实际大型离心式压缩机组管道振动控制的实例,证明了此方法的有效性,为大型离心式压缩机组管道的高周疲劳破坏抑制提供依据。     

燃气热水器噪声特性及降噪研究

燃气热水器噪声严重影响居民舒适性。为了了解热水器噪声特性,找到热水器噪声问题并提出针对性降噪方案,本文在半消声室对某型号热水器进行噪声测试,得到原型机的噪声特性,提出顶部进风和增加消声导流罩的降噪方案。通过测试发现:原型机在最大负荷和正常负荷的半球面平均声功率为61.5 d B(A)和58.3 d B(A),且电磁噪声、风机噪声、燃烧系统噪声和空腔共振噪声在热水器腔体相互作用,形成多个峰值频率。进风方式由背面进风改为顶部进风降噪效果明显,其平均半球面声功率在最大负荷和正常负荷降幅分别为5.6 d B(A)和4.7 d B(A)。同时在中低频段声压级降幅明显,高频也有一定降低。增加消声导流罩虽然能降低高频噪声,但是流通面积小,阻力大,使总体降噪效果不明显。     

变制冷剂流量制冷系统过热度振荡机理实验研究

本文以变制冷剂流量制冷系统实验装置为研究对象,通过改变电子膨胀阀开度、冷冻水侧加热量和冷却水出水温度,对系统过热度振荡机理进行了实验分析。结果表明:1)电子膨胀阀开度较小时(24.7%~25.3%),蒸发器出口过热度振幅在1 K内,随着开度增大(25.6%~26.2%),振幅变大,约为3 K,当开度为26.5%~26.8%时,振幅恢复到1 K以内;2)传热机理的变化是导致过热度振荡的根本原因,影响蒸发器管内沸腾特性的主要参数是蒸发器换热量和质量流量,研究过热度振荡时需将两者综合考虑;3)压比对质量流量的影响较大。在压比增大初期,质量流量逐渐增加,表面传热系数大幅增加,过热度降低;当压比继续增加时,换热机理一直在液膜对流沸腾换热和过热蒸气换热间交替,维持不变。过热度振荡特性在膨胀阀-蒸发器闭环控制时更为复杂,在今后的研究中需要重点关注。