基于CFX的電動工具馬達(dá)風(fēng)扇特性研究.pdf

1、電動工具是一種機(jī)械化工具，它由電動機(jī)或電磁鐵作為動力，通過傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動工作頭進(jìn)行作業(yè)。由于消費(fèi)習(xí)慣區(qū)別，電動工具一直以來都在歐美日等發(fā)達(dá)國家占有相當(dāng)大的市場份額，隨著制造業(yè)在我國的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)電動工具市場持續(xù)擴(kuò)張。隨著市場競爭越來越激烈，電動工具技術(shù)升級越來越受到重視，更多的技術(shù)應(yīng)用于電動工具品質(zhì)的提升，包括提高效率、拓展功能、降低噪音、提高散熱等。
　　馬達(dá)風(fēng)扇是電動工具最主要的散熱結(jié)構(gòu)，其散熱原理是風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時葉片對空氣施加力

2、的作用，在流道內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)制對流，通過空氣的流動帶走流道內(nèi)的熱量，以達(dá)到散熱的目的，其結(jié)構(gòu)參數(shù)是影響風(fēng)扇風(fēng)量的根本因素。電動工具工作時會產(chǎn)生很大的噪聲，主要包括由機(jī)械結(jié)構(gòu)工作產(chǎn)生的機(jī)械噪聲和由風(fēng)扇工作時產(chǎn)生的氣動噪聲兩部分，其中機(jī)械結(jié)構(gòu)噪聲遠(yuǎn)小于風(fēng)扇產(chǎn)生的氣動噪聲，而風(fēng)扇結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變會極大地影響氣動噪聲。因此，研究不同結(jié)構(gòu)參數(shù)時風(fēng)扇風(fēng)量以及噪聲特性對于指導(dǎo)工程設(shè)計、提高散熱效率、降低風(fēng)扇噪聲有著極為重要的意義。
　　本文主要研究不同

3、結(jié)構(gòu)參數(shù)對于電動工具馬達(dá)風(fēng)扇性能的影響，基于計算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)數(shù)值模擬的方法安排仿真實(shí)驗(yàn)，獲得完備的風(fēng)扇性能影響曲線，其中，通過將仿真數(shù)據(jù)與特定結(jié)構(gòu)參數(shù)風(fēng)扇的實(shí)驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行對比來驗(yàn)證仿真模型的準(zhǔn)確性。首先，合理安排仿真實(shí)驗(yàn)，通過逆向成型原理建立流道三維模型，然后在ICEM CFD中完成風(fēng)扇流道模型的網(wǎng)格劃分，并在CFX中完成風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)仿真，針對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的風(fēng)扇流道，需要重復(fù)完

4、成建模、網(wǎng)格劃分和旋轉(zhuǎn)仿真過程。
　　對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，計算不同結(jié)構(gòu)參數(shù)時的風(fēng)量值，作為評價風(fēng)扇性能的指標(biāo)之一。采用多項(xiàng)式回歸的方法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，擬合不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對風(fēng)量的影響關(guān)系曲線，獲得定量或者定性的數(shù)學(xué)關(guān)系，并根據(jù)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時的氣動特性，分析風(fēng)量的變化機(jī)理。對仿真實(shí)驗(yàn)所獲得的噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，橫向研究了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對于風(fēng)扇噪聲特性（包括整體噪聲、離散噪聲和寬頻帶噪聲）的影響，縱向研究了特定風(fēng)扇尺寸下葉片以及流道的噪聲