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摘要：文章分析和阐述了不同类型的风口影响风道系统的运行情况，进一步优化了室内环境，为建立一个良好的风道系统打下了重要基础。
关键词：风道系统; CFD; 回风口; 空调;
0 前言
目前，随着科技的不断进步，研发技术已相当成熟，空调的外观样式较之前有了很多的变化，空气流通性问题和供应的噪声逐渐凸显出来，应进行必要的改进。空调回风首先通过通风口进入室内风道系统，通风口会干扰气流的流动，这也会影响到整个风道系统。改变出风口的位置可以提高空气供应的流畅性，使设计更加地合理，不仅降低了空调的噪声，更进一步优化空调运行系统。文章分析了不同位置对气流系统流场和压力场的影响，了解到流场的优缺点和风机气流的影响，方便进一步优化气流系统，提高空调的舒适性，降低能耗。
1 物理模型
空调系统结构十分复杂，一般可以可分为：进气格栅、蜗壳和调节板，换热器、出气格栅。室内进气口一般为长方形格栅型，滤网放置其中，用来隔离空气中的灰尘、粉尘及颗粒，防止污染物随着气口进入到室内。出风口没有空调风量调节装置，气流的变化是通过控制风扇的速度来实现的。空气的回流有两种方式：下回风和后回风，如图1所示。模拟实验时必须选取相同的运算方法，并设定相同的运算条件。室内风管系统模式不同则风回送的方式也不同。
图1 室内机结构意图
2 模型的计算
2.1 如何建立模型
计算机的计算能力不同，导致了模型的对称性也不尽相同，计算出拦截模型l=30毫米长度的一部分，去掉不参与计算的部分，得到了一个简化版的模拟类型。另外空调模型的面积复杂，划分的网格也错综复杂，不能全部是结构化网格，所以使用了一些非结构化网格。模型按照不同的功能可以分为八个个体：换热器上层表面的进气口即换热器，换热器的下表面至出风口（不含流扇部分），进出口分别延长至流动扇的内外3毫米。之所以对进行网格加密是因为流动扇叶片的结构较小，并设置流量风扇内外3毫米的区域。空调进出口面积的延伸，是为了能够获得更接近实际边界，并将整个叶轮和内部区域设置为可以自由旋转地区域。
2.2 控制方程式
方程遵循能量守恒定律，可以如下形式表示出来：
公式中，ρ为空气密度， 因变量，速度矢量符号， 有效扩散系数，为源项。控制方程选用 N-S 方程，湍流模型为标准 K-ε双方程。
表 1 公式中参数的取值
方程
连续性方程
动量方程
湍流动能方程
湍流动能耗散率方程
2.3 边界的界定
流体的流动可以根据恒定的流动量来进行很好的控制，边界条件应满足如下
的条件：
1.設定旋转面积：沿z轴旋转方向为负，流扇的速度为n=900rpm，其余部
分根据旋转面积所决定;
2.空气的阻力必须可靠地计量，假设热交换器的电阻损失系数根据经验为kl=20;为了达到更好的收敛性，松弛因子的动量项、湍流能项和湍流耗散项分别设为0.3、0.4和0.4。其余项目使用默认值。
3.残差设定：各项残差为10-3。此外，出口处的表面体积流量设置为表面监测。设定入口边界为压力入口，总压力为0pa，出口边界为压力出口，出口压力为0pa;
4.由于流体不是高速可压缩流体，所以选择了非耦合溶液。为了获得更好的收敛性，选择隐式算法。
3 运算推理
出口的体积流量十分稳定且恒定，经过一系列的运算推理，静压云映射在中央部分（Z = 15毫米）Z轴的方向被选中。
第1、室内机风道静压分布不是特别规律，静态压力值呈现下降趋势， 在管式风机内流区域内管式风机出口压力降至最低，而在室内机出口压力增加，从而形成一个压力槽，容易形成压力浮动。
第2、后回风静压变化范围从-109.47Pa到16.78Pa，下回风形式下静压变化范围为从-82.18Pa上升到16.91Pa，两种方式下的最高静压较为接近，但最小负压值相差较大，即后回风的最小静压远小于下回风。
第3、影响通风机性能的因素有很多，其中偏心涡强度和大小影响到整个室内风道系统。比较两种回风方式下，偏心涡区域的大小有所不同，下回风方式下偏心涡所包裹的叶片为 12，小于后回风方式下的 14片，故其出风状况优于后回风。（1）由于惯性使然，气流从房间进入空调时，气流会沿垂直进气口方一直往前走，但在与进气口表面平行的方向上速度相对较小。当这个方向的速度到达壁面时，速度下降到零，压差作用沿壁面向入口方向流动，形成涡流。比较两种不同的类型，下回风模式下风道系统左上角的速度非常小，后回风模式下风道进口上下两侧的速度较小，成为涡区。（2）流场的管式风扇系统可以看出，在进口管式风机，低回风的气流方式更均匀，通流面积较大，主要管流区和辅助流区显然是层次分明的，贯流效果十分明显。在此之后，回风次序排列复杂，且串流风机旋转明显，使得气流没有入口，甚至在串流风机左上方出现了一些内部空气回流到叶轮外部，称为进口回流，进口回流不仅会阻碍气流过度吸入，还会使渗透效果发生明显的变化。（3）靠近蜗舌处的出口位置不仅受偏心涡的影响，还受到部分空气流叶轮内部的影响，这部分返回外面称为外回流，返回时可以产生大量的能量损失，并返回比例很大程度上决定了管式风机的效率。对两种情况下通过换热器的空气流量进行了统计，统计包括12个表面，各表面为两相邻冷媒管中心的连线形成的平面。
第4、 除却统计面的细微差别，两种送风方式下，曲线的趋势基本一致，即流经该三折换热器各截面的空气的流量基本一致。但也可以看出，对两种回风方式下流经换热器各截面的气流的流量波动很大。在两种回风方式下，流经换热器各截面的气流流量波动较大，因此从整体上看，空调内部的流场达不到饱和的状态。两种回风方式的不同，导致了下流换热器每个部分的流量也不同。
4 结束语
通过对室内空调机下回风和后回风进行分析可以得出对于现有空调器，无论是在下回风还是后回风方式下，空调风道系统流场都不够均匀，即文中所给两种回风方式都无法避免风道系统流场品质较低的现状，气动噪声及出风不均匀也就无法避免。单纯比较两种回风方式下空调室内机流场，通过结果分析，下回风偏心涡区域较小，贯流风机吸入口气流均匀，不存在绕贯流风机的旋转，贯流效果较好，且回流较弱;从流经换热器各截面的气流流量情况来看，应优先考虑改善结构。
参考文献
[1]风道系统单位风量耗功率的检测分析[J].彭信忠.节能.2018（04）
[2]清洁空调回风系统的必要性及改善对策[J].王晓明.黑龙江科技信息. 2014（36）
关键词：风道系统; CFD; 回风口; 空调;
0 前言
目前，随着科技的不断进步，研发技术已相当成熟，空调的外观样式较之前有了很多的变化，空气流通性问题和供应的噪声逐渐凸显出来，应进行必要的改进。空调回风首先通过通风口进入室内风道系统，通风口会干扰气流的流动，这也会影响到整个风道系统。改变出风口的位置可以提高空气供应的流畅性，使设计更加地合理，不仅降低了空调的噪声，更进一步优化空调运行系统。文章分析了不同位置对气流系统流场和压力场的影响，了解到流场的优缺点和风机气流的影响，方便进一步优化气流系统，提高空调的舒适性，降低能耗。
1 物理模型
空调系统结构十分复杂，一般可以可分为：进气格栅、蜗壳和调节板，换热器、出气格栅。室内进气口一般为长方形格栅型，滤网放置其中，用来隔离空气中的灰尘、粉尘及颗粒，防止污染物随着气口进入到室内。出风口没有空调风量调节装置，气流的变化是通过控制风扇的速度来实现的。空气的回流有两种方式：下回风和后回风，如图1所示。模拟实验时必须选取相同的运算方法，并设定相同的运算条件。室内风管系统模式不同则风回送的方式也不同。
图1 室内机结构意图
2 模型的计算
2.1 如何建立模型
计算机的计算能力不同，导致了模型的对称性也不尽相同，计算出拦截模型l=30毫米长度的一部分，去掉不参与计算的部分，得到了一个简化版的模拟类型。另外空调模型的面积复杂，划分的网格也错综复杂，不能全部是结构化网格，所以使用了一些非结构化网格。模型按照不同的功能可以分为八个个体：换热器上层表面的进气口即换热器，换热器的下表面至出风口（不含流扇部分），进出口分别延长至流动扇的内外3毫米。之所以对进行网格加密是因为流动扇叶片的结构较小，并设置流量风扇内外3毫米的区域。空调进出口面积的延伸，是为了能够获得更接近实际边界，并将整个叶轮和内部区域设置为可以自由旋转地区域。
2.2 控制方程式
方程遵循能量守恒定律，可以如下形式表示出来：
公式中，ρ为空气密度， 因变量，速度矢量符号， 有效扩散系数，为源项。控制方程选用 N-S 方程，湍流模型为标准 K-ε双方程。
表 1 公式中参数的取值
方程
连续性方程
动量方程
湍流动能方程
湍流动能耗散率方程
2.3 边界的界定
流体的流动可以根据恒定的流动量来进行很好的控制，边界条件应满足如下
的条件：
1.設定旋转面积：沿z轴旋转方向为负，流扇的速度为n=900rpm，其余部
分根据旋转面积所决定;
2.空气的阻力必须可靠地计量，假设热交换器的电阻损失系数根据经验为kl=20;为了达到更好的收敛性，松弛因子的动量项、湍流能项和湍流耗散项分别设为0.3、0.4和0.4。其余项目使用默认值。
3.残差设定：各项残差为10-3。此外，出口处的表面体积流量设置为表面监测。设定入口边界为压力入口，总压力为0pa，出口边界为压力出口，出口压力为0pa;
4.由于流体不是高速可压缩流体，所以选择了非耦合溶液。为了获得更好的收敛性，选择隐式算法。
3 运算推理
出口的体积流量十分稳定且恒定，经过一系列的运算推理，静压云映射在中央部分（Z = 15毫米）Z轴的方向被选中。
第1、室内机风道静压分布不是特别规律，静态压力值呈现下降趋势， 在管式风机内流区域内管式风机出口压力降至最低，而在室内机出口压力增加，从而形成一个压力槽，容易形成压力浮动。
第2、后回风静压变化范围从-109.47Pa到16.78Pa，下回风形式下静压变化范围为从-82.18Pa上升到16.91Pa，两种方式下的最高静压较为接近，但最小负压值相差较大，即后回风的最小静压远小于下回风。
第3、影响通风机性能的因素有很多，其中偏心涡强度和大小影响到整个室内风道系统。比较两种回风方式下，偏心涡区域的大小有所不同，下回风方式下偏心涡所包裹的叶片为 12，小于后回风方式下的 14片，故其出风状况优于后回风。（1）由于惯性使然，气流从房间进入空调时，气流会沿垂直进气口方一直往前走，但在与进气口表面平行的方向上速度相对较小。当这个方向的速度到达壁面时，速度下降到零，压差作用沿壁面向入口方向流动，形成涡流。比较两种不同的类型，下回风模式下风道系统左上角的速度非常小，后回风模式下风道进口上下两侧的速度较小，成为涡区。（2）流场的管式风扇系统可以看出，在进口管式风机，低回风的气流方式更均匀，通流面积较大，主要管流区和辅助流区显然是层次分明的，贯流效果十分明显。在此之后，回风次序排列复杂，且串流风机旋转明显，使得气流没有入口，甚至在串流风机左上方出现了一些内部空气回流到叶轮外部，称为进口回流，进口回流不仅会阻碍气流过度吸入，还会使渗透效果发生明显的变化。（3）靠近蜗舌处的出口位置不仅受偏心涡的影响，还受到部分空气流叶轮内部的影响，这部分返回外面称为外回流，返回时可以产生大量的能量损失，并返回比例很大程度上决定了管式风机的效率。对两种情况下通过换热器的空气流量进行了统计，统计包括12个表面，各表面为两相邻冷媒管中心的连线形成的平面。
第4、 除却统计面的细微差别，两种送风方式下，曲线的趋势基本一致，即流经该三折换热器各截面的空气的流量基本一致。但也可以看出，对两种回风方式下流经换热器各截面的气流的流量波动很大。在两种回风方式下，流经换热器各截面的气流流量波动较大，因此从整体上看，空调内部的流场达不到饱和的状态。两种回风方式的不同，导致了下流换热器每个部分的流量也不同。
4 结束语
通过对室内空调机下回风和后回风进行分析可以得出对于现有空调器，无论是在下回风还是后回风方式下，空调风道系统流场都不够均匀，即文中所给两种回风方式都无法避免风道系统流场品质较低的现状，气动噪声及出风不均匀也就无法避免。单纯比较两种回风方式下空调室内机流场，通过结果分析，下回风偏心涡区域较小，贯流风机吸入口气流均匀，不存在绕贯流风机的旋转，贯流效果较好，且回流较弱;从流经换热器各截面的气流流量情况来看，应优先考虑改善结构。
参考文献
[1]风道系统单位风量耗功率的检测分析[J].彭信忠.节能.2018（04）
[2]清洁空调回风系统的必要性及改善对策[J].王晓明.黑龙江科技信息. 2014（36）