电控盒防水与导风结构优化的仿真研究

何俊飞

（广东美的暖通设备有限公司，广东佛山，523811）

电控盒防水与导风结构优化的仿真研究

何俊飞

（广东美的暖通设备有限公司，广东佛山，523811）

空调室外机，尤其是变频空调，其电控盒的结构上往往存在要解决腔体发热以及防止淋雨破坏的双重难题。本文采用仿真软件对不同结构的电控盒进行建模和数值模拟计算，分析并对电控盒的结构进行优化设计改进方向。

电控盒；湍流模型；仿真研究

0 前言

在空调行业，特别是尤其是变频户外机，其电控盒的结构，需要满足良好的通风散热条件，同时也要满足户外淋雨的条件下，能有效的防止水珠的进入而损坏电控盒。这两个矛盾的条件，往往导致变频户外机的电控盒设计存在一定难度。因此，电控盒的结构进行优化研究，具有重要的实际意义。

1 变频户外空调中的电控盒

随着科技的发展进步，人们节能环保意识的加强，变频空调应用的范围越来越广泛。为应对不断提升的能效要求，变频压缩机的工作频率也会逐步提升，由此，变频空调的电控里面的变频控制模块，其工作产生的热量也会更高，相应的电控盒腔体的温度，也会升高。因此，对户外机电控盒的通风散热结构，有进一步的要求，并且也务必保证良好的防淋雨性能。

目前，对于电控盒的发热结构调试与淋雨结构调试，往往存在这样一种情况。已有的电控结构，在发热工况室测试时，能通过指定的发热条件。但随后在此结构上做淋雨测试，一旦出现淋雨不合格的情况，需要重新对电控盒结构做调整。改进后的结构，需要重新做发热工况测试，往往又会由于做防淋雨整改，而导致的电控盒通风条件不畅，而导致不能通过指定的发热条件。因此需要多次做发热—--淋雨--—发热--—淋雨的反复测试，才能得到最终所要的结果。但这种操作方式，往往要浪费大量的实验室资源，以及大量的时间、人力、物力。

基于上述情况，采用仿真软件，对电控盒的多种结构的气场进行分析，使得对电控盒的多种结构，能做充分的分析，在仿真分析的数据上，再做结构的筛选，最后在实验室进行验证。这样能有效的节约资源，提升研究效率，并且做到尽可能优选择。

2 电控盒的仿真模型的建立

2.1 热回收空调机电控盒布局说明

图1

图2

2.2 热回收空调机电控盒气体流场数学模型

模拟采用商业软件FLUENT进行稳态计算，压力和速度耦合采用SIMPLE算法，空间离散格式全部采用二阶迎风格式。

2.3 边界条件及网格划分

本文计算了空调外机风扇正常工作时，处于外机流场中的电控盒内空气流动情况，流体工质为空气。根据常见情况，将空调外机从中部取对称面，并将空调外机外部附近空间一起作为计算域，具体的空调外机、电控盒结构及边界条件见 图2，图3，风扇采用固定速度边界，空调外机壳体采用固体壁面边界，外部大空间采用固定压力入口边界，并设置为一个大气压，底部底面设置为固体壁面，空调外机翅片管散热器通过多孔介质面来计算，上述所有具体参数及流体物性见表1所示。

表1 电控盒的边界条件

2.4 网格无关性的验证

本文选取非结构化四面体网格来进行，针对电控盒区域进行适当加密以提高计算精确度。为了消除网格密度带来的影响，通过对比232.7万和460.2万两种网格模型的计算结果发现，其计算结果相差不大，因此计算选择232.7万网格来进行计算。

图3

图4

图5

3 仿真模型计算结果及结构优化

3.1 不同的挡水板结构下计算结果分析

针对淋雨测试结果，对电控盒的挡水板做了2种结构改进。此2种结构都能改进淋雨结果，需要从中选择对发热、风场影响不大的、或者是有改善的方案。改进前结构代号是0，对应上图3。改进后的结构代号，分别是1,2，分别对应上图4,5。

3.2 改进结构计算结果分析

在不同结构下，通过软件计算得到图6所示的截面处的流量。计算结果如表2所示。从结果来看，结构2的结构，能实现防水的同时，对风场还有改善。2种结构对应的流场分别是图8,9。从流场图也可以看到，结构2的流场（图9），流动情况顺畅，没有出现太多的混流而影响流量。

从后面的发热实验数据来看，结构2对电控盒腔体的温度有所改善。

表2 计算结果

图6

图7

图8

图9

4 结论

本文采用商业软件FLUENT进行稳态计算，压力和速度耦合采用SIMPLE算法，空间离散格式全部采用二阶迎风格式。对比不同的挡水板结构下，腔体流场的效果，得到结论主要为：优化后的结构2，能满足防水与发热的要求。

[1]丁欣硕.Fluent14.5流体仿真计算从入门到精通[M].清华大学出版社，2014,37（51）：50-55.

[2]唐家鹏. ANSYS FLUENT 16.0超级学习手册[ M] .人民邮电出版社，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，Foshan 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