支撐架對(duì)小型軸流風(fēng)扇氣動(dòng)性能和噪聲影響的研究.pdf

1、小型軸流風(fēng)扇作為當(dāng)前很多電子元器件的主要散熱通風(fēng)設(shè)備，其性能的好壞直接決定了電子設(shè)備運(yùn)行狀況。本文以小型軸流風(fēng)扇作為研究對(duì)象，用數(shù)值模擬方法研究了支撐架的形狀、支撐架的數(shù)量、支撐架的傾斜角度以及支撐架直徑對(duì)小型軸流風(fēng)扇性能的影響，分析了風(fēng)扇的靜特性、氣動(dòng)噪聲和內(nèi)部流動(dòng)特性；設(shè)計(jì)了以靜壓和噪聲為優(yōu)化目標(biāo)的響應(yīng)面優(yōu)化方案，優(yōu)化出一種最優(yōu)小型軸流風(fēng)扇，并進(jìn)行靜特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)和速度場(chǎng)熱線測(cè)量實(shí)驗(yàn)。論文的主要內(nèi)容和取得的成果如下：
　?。?）

2、以小型軸流風(fēng)扇作為研究對(duì)象，運(yùn)用UG的逆向工程建立風(fēng)扇幾何模型，對(duì)小型軸流風(fēng)扇的支撐架進(jìn)行測(cè)繪，設(shè)計(jì)支撐架并將支撐架與風(fēng)扇模型裝配；簡(jiǎn)述了本文中采用的數(shù)值模擬方法。
　　（2）設(shè)計(jì)了方形支撐架風(fēng)扇和圓形支撐架風(fēng)扇，數(shù)值模擬分析了它們的靜特性、氣動(dòng)噪聲和內(nèi)部流動(dòng)特性。研究結(jié)果表明：相比于無(wú)支撐架風(fēng)扇，位于風(fēng)扇下游的支撐架對(duì)氣體具有明顯的阻塞作用，使風(fēng)扇的靜壓升和效率降低，但支撐架和葉片的非定常相互作用使噪聲有所降低。圓形支撐架風(fēng)扇較

3、方形支撐架風(fēng)扇對(duì)氣體的繞流作用更強(qiáng)，圓形支撐架與葉片的相互作用較小，且葉尖泄露流較少，能量損失降低，靜壓升和效率更高。
　?。?）設(shè)計(jì)了不同支撐架數(shù)量和支撐架傾斜角度的小型軸流風(fēng)扇，分析了其靜特性、氣動(dòng)噪聲和內(nèi)部流動(dòng)特性。研究結(jié)果表明：小型軸流風(fēng)扇的支撐架數(shù)量與葉片數(shù)量相等時(shí)風(fēng)扇噪聲較低；傾斜支撐架風(fēng)扇的噪聲較徑向位置支撐架風(fēng)扇降低，支撐架逆旋轉(zhuǎn)方向傾斜60°風(fēng)扇的降噪效果最好。
　?。?）以支撐架的數(shù)量、直徑、傾斜角度為優(yōu)

4、化變量，以風(fēng)扇的靜壓和噪聲為優(yōu)化目標(biāo)建立多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，采用熵權(quán)法確定優(yōu)化目標(biāo)權(quán)重，設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化方案，優(yōu)化得到最優(yōu)小型軸流風(fēng)扇。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果對(duì)原型風(fēng)扇和優(yōu)化風(fēng)扇進(jìn)行數(shù)值模擬分析驗(yàn)證，對(duì)比原型風(fēng)扇和優(yōu)化風(fēng)扇的靜特性、氣動(dòng)噪聲和內(nèi)部流動(dòng)特性。對(duì)無(wú)支撐架風(fēng)扇進(jìn)行靜特性實(shí)驗(yàn)，并且對(duì)原型風(fēng)扇進(jìn)行熱線探針實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明：優(yōu)化模型的靜特性較原型風(fēng)扇提高，噪聲降低，內(nèi)部流動(dòng)性能改善；靜特性實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可靠性。