何俊飛

（廣東美的暖通設備有限公司，廣東佛山，523811）

電控盒防水與導風結構優(yōu)化的仿真研究

何俊飛

（廣東美的暖通設備有限公司，廣東佛山，523811）

空調室外機，尤其是變頻空調，其電控盒的結構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不同結構的電控盒進行建模和數值模擬計算，分析并對電控盒的結構進行優(yōu)化設計改進方向。

電控盒；湍流模型；仿真研究

0 前言

在空調行業(yè)，特別是尤其是變頻戶外機，其電控盒的結構，需要滿足良好的通風散熱條件，同時也要滿足戶外淋雨的條件下，能有效的防止水珠的進入而損壞電控盒。這兩個矛盾的條件，往往導致變頻戶外機的電控盒設計存在一定難度。因此，電控盒的結構進行優(yōu)化研究，具有重要的實際意義。

1 變頻戶外空調中的電控盒

隨著科技的發(fā)展進步，人們節(jié)能環(huán)保意識的加強，變頻空調應用的范圍越來越廣泛。為應對不斷提升的能效要求，變頻壓縮機的工作頻率也會逐步提升，由此，變頻空調的電控里面的變頻控制模塊，其工作產生的熱量也會更高，相應的電控盒腔體的溫度，也會升高。因此，對戶外機電控盒的通風散熱結構，有進一步的要求，并且也務必保證良好的防淋雨性能。

目前，對于電控盒的發(fā)熱結構調試與淋雨結構調試，往往存在這樣一種情況。已有的電控結構，在發(fā)熱工況室測試時，能通過指定的發(fā)熱條件。但隨后在此結構上做淋雨測試，一旦出現(xiàn)淋雨不合格的情況，需要重新對電控盒結構做調整。改進后的結構，需要重新做發(fā)熱工況測試，往往又會由于做防淋雨整改，而導致的電控盒通風條件不暢，而導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--—淋雨的反復測試，才能得到最終所要的結果。但這種操作方式，往往要浪費大量的實驗室資源，以及大量的時間、人力、物力。

基于上述情況，采用仿真軟件，對電控盒的多種結構的氣場進行分析，使得對電控盒的多種結構，能做充分的分析，在仿真分析的數據上，再做結構的篩選，最后在實驗室進行驗證。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 熱回收空調機電控盒布局說明

圖1

圖2

2.2 熱回收空調機電控盒氣體流場數學模型

模擬采用商業(yè)軟件FLUENT進行穩(wěn)態(tài)計算，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格式。

2.3 邊界條件及網格劃分

本文計算了空調外機風扇正常工作時，處于外機流場中的電控盒內空氣流動情況，流體工質為空氣。根據常見情況，將空調外機從中部取對稱面，并將空調外機外部附近空間一起作為計算域，具體的空調外機、電控盒結構及邊界條件見 圖2，圖3，風扇采用固定速度邊界，空調外機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，并設置為一個大氣壓，底部底面設置為固體壁面，空調外機翅片管散熱器通過多孔介質面來計算，上述所有具體參數及流體物性見表1所示。

表1 電控盒的邊界條件

2.4 網格無關性的驗證

本文選取非結構化四面體網格來進行，針對電控盒區(qū)域進行適當加密以提高計算精確度。為了消除網格密度帶來的影響，通過對比232.7萬和460.2萬兩種網格模型的計算結果發(fā)現(xiàn)，其計算結果相差不大，因此計算選擇232.7萬網格來進行計算。

圖3

圖4

圖5

3 仿真模型計算結果及結構優(yōu)化

3.1 不同的擋水板結構下計算結果分析

針對淋雨測試結果，對電控盒的擋水板做了2種結構改進。此2種結構都能改進淋雨結果，需要從中選擇對發(fā)熱、風場影響不大的、或者是有改善的方案。改進前結構代號是0，對應上圖3。改進后的結構代號，分別是1,2，分別對應上圖4,5。

3.2 改進結構計算結果分析

在不同結構下，通過軟件計算得到圖6所示的截面處的流量。計算結果如表2所示。從結果來看，結構2的結構，能實現(xiàn)防水的同時，對風場還有改善。2種結構對應的流場分別是圖8,9。從流場圖也可以看到，結構2的流場（圖9），流動情況順暢，沒有出現(xiàn)太多的混流而影響流量。

從后面的發(fā)熱實驗數據來看，結構2對電控盒腔體的溫度有所改善。

表2 計算結果

圖6

圖7

圖8

圖9

4 結論

本文采用商業(yè)軟件FLUENT進行穩(wěn)態(tài)計算，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格式。對比不同的擋水板結構下，腔體流場的效果，得到結論主要為：優(yōu)化后的結構2，能滿足防水與發(fā)熱的要求。

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

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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