本文關(guān)鍵詞： 小型軸流風(fēng)扇 大渦模擬 輪轂比 雙層反轉(zhuǎn)風(fēng)扇 噪聲　出處：《浙江理工大學(xué)》2011年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著電子產(chǎn)品的不斷小型化和高性能化,對(duì)影響其性能和壽命的決定因素—小型換熱風(fēng)扇的性能提出了更高的要求,如何設(shè)計(jì)出低噪聲、高通量和結(jié)構(gòu)緊湊的小型換熱風(fēng)扇是人們研究的主要問(wèn)題。 本文選取Sunon公司的AC風(fēng)扇系列產(chǎn)品型號(hào)為SF23092A和SF23080AT的小型軸流風(fēng)扇作為研究對(duì)象,通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算分析了小型軸流風(fēng)扇共有的靜特性和內(nèi)部流動(dòng)特性,結(jié)合試驗(yàn)測(cè)量驗(yàn)證了型號(hào)為SF23092A風(fēng)扇全壓性能曲線(xiàn)的模擬結(jié)果的可靠性,進(jìn)而在這個(gè)基礎(chǔ)上研究不同輪轂比和葉片數(shù)情況下的風(fēng)扇模型,分析它們的靜特性、內(nèi)部流場(chǎng)及聲場(chǎng)分布,結(jié)果表明盡管風(fēng)扇模型的氣動(dòng)性能有所改善,但存在性能改善不明顯或噪聲增加的問(wèn)題,并不能滿(mǎn)足目前對(duì)小型軸流風(fēng)扇提出的高性能要求,因此進(jìn)一步研究了雙轉(zhuǎn)子風(fēng)扇的兩種模型,發(fā)現(xiàn)雙層反轉(zhuǎn)風(fēng)扇的優(yōu)良特性能夠很好的滿(mǎn)足這種要求。 首先利用激光式三坐標(biāo)測(cè)量臂獲得的葉片幾何數(shù)據(jù)在UG中逆向建模獲得風(fēng)扇的幾何模型,用Gambit軟件里的Turbo模塊建立風(fēng)扇的流道并劃分網(wǎng)格,采用RNG k-ε湍流模型進(jìn)行定常流動(dòng)的模擬,通過(guò)比較全壓性能曲線(xiàn)的試驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果來(lái)驗(yàn)證數(shù)值模擬計(jì)算的可靠性。同時(shí)經(jīng)過(guò)對(duì)比分析兩款不同型號(hào)的風(fēng)扇,總結(jié)出小型軸流風(fēng)扇靜特性和內(nèi)部流動(dòng)的共同點(diǎn),為進(jìn)一步的研究打下基礎(chǔ)。 其次,針對(duì)SF23092A小型軸流風(fēng)扇模型,研究輪轂比和葉片數(shù)對(duì)風(fēng)扇氣動(dòng)性能的影響。其中對(duì)于不同輪轂比風(fēng)扇模型的數(shù)值計(jì)算分三步進(jìn)行,首先采用標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型進(jìn)行定常流動(dòng)的模擬,然后將定常壓力場(chǎng)作為大渦模擬LES的初場(chǎng)計(jì)算非定常壓力場(chǎng),在壓力場(chǎng)動(dòng)能穩(wěn)定后基于LES采用精確的Ffowcs williams—Hawkings方程計(jì)算聲場(chǎng),將時(shí)域譜應(yīng)用FFT對(duì)計(jì)算得到的聲壓信號(hào)進(jìn)行處理,保證了聲壓信號(hào)的準(zhǔn)確性和可靠性。根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果,對(duì)比分析不同輪轂比風(fēng)扇的靜特性、噪聲功率譜密度分布、噪聲聲壓級(jí)分布以及噪聲聲壓級(jí)衰減的趨勢(shì)。分析葉片數(shù)對(duì)風(fēng)扇性能影響時(shí),采用RNG k-ε湍流模型進(jìn)行定常流動(dòng)的模擬,得出葉片數(shù)為5時(shí)與本文確定的轉(zhuǎn)速、葉片安裝角、葉面弦長(zhǎng)相匹配。 最后,初步探討了在較小的空間里實(shí)現(xiàn)高壓比、高效率并有利于通風(fēng)的風(fēng)扇模型—雙層反轉(zhuǎn)風(fēng)扇。經(jīng)過(guò)數(shù)值計(jì)算分析,雙層反轉(zhuǎn)風(fēng)扇可以獲得遠(yuǎn)大于兩倍的單轉(zhuǎn)子風(fēng)扇所能得到的全壓,而且效率也不會(huì)比單轉(zhuǎn)子效率低,因此采用此種風(fēng)扇來(lái)使流體獲得更多的壓力能,進(jìn)而獲得高通風(fēng)量是可行的。 本文致力于如何設(shè)計(jì)出低噪聲、高通量和結(jié)構(gòu)緊湊的小型換熱風(fēng)扇進(jìn)行了一定的探索研究,希望對(duì)改善小型軸流風(fēng)扇的性能以及優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究提供一定的理論支持。
[Abstract]:With the continuous miniaturization and high performance of electronic products, the performance of small heat exchanger fan, which is the decisive factor that affects its performance and life, has been put forward higher requirements, how to design low noise. High-throughput and compact small heat transfer fans are the main problems studied by people. In this paper, Sunon AC fan series product model is SF23092A and SF23080AT small axial flow fan as the research object. The static characteristics and internal flow characteristics of the small axial fan are analyzed by numerical simulation. The reliability of the simulation results of the full-pressure performance curve of the SF23092A fan is verified by the experimental measurement. On this basis, the fan models with different wheel / hub ratio and blade number are studied, and their static characteristics, internal flow field and sound field distribution are analyzed. The results show that the aerodynamic performance of the fan model is improved. However, the performance improvement is not obvious or the noise is increasing, which can not meet the high performance requirements of the small axial flow fan. Therefore, two models of double rotor fan are further studied. It is found that the excellent characteristics of the double-layer reversal fan can meet this requirement very well. Firstly, the geometry model of the fan is obtained by using the geometry data of the blade obtained by the laser coordinate measuring arm in UG. The flow channel of fan is built with Turbo module in Gambit software and the flow is meshed. The steady flow is simulated by RNG k- 蔚 turbulence model. The reliability of the numerical simulation calculation is verified by comparing the experimental results of the full pressure performance curve and the simulation results. At the same time, two different types of fans are compared and analyzed. The common points of static characteristics and internal flow of small axial fan are summarized, which will lay a foundation for further research. Secondly, the influence of wheel hub ratio and blade number on fan aerodynamic performance is studied for SF23092A small axial fan model. The numerical calculation of different hub ratio fan model is divided into three steps. At first, the standard k- 蔚 turbulence model is used to simulate the steady flow, and then the unsteady pressure field is calculated by using the steady pressure field as the initial field of the large eddy simulation LES. After the kinetic energy of the pressure field is stabilized, the sound field is calculated by using the accurate Ffowcs williams-Hawkings equation based on LES. The time domain spectrum is used to process the calculated sound pressure signal with FFT to ensure the accuracy and reliability of the sound pressure signal. According to the numerical results, the static characteristics of the fan with different hub ratio are compared and analyzed. The distribution of noise power spectrum density, noise sound pressure level and the attenuation trend of noise sound pressure level. RNG k- 蔚 turbulence model is used to simulate steady flow when the influence of blade number on fan performance is analyzed. The results show that the number of blades at 5:00 matches the rotational speed, blade mounting angle and blade chord length determined in this paper. Finally, a fan model with high pressure ratio, high efficiency and good ventilation in a small space is preliminarily discussed. The double layer reverse fan can obtain the full pressure of the single rotor fan which is more than twice as high as the single rotor fan, and the efficiency is not lower than that of the single rotor fan. Therefore, this fan is used to make the fluid obtain more pressure energy. It is feasible to obtain high ventilation. This paper focuses on the design of low-noise, high-throughput and compact small heat transfer fan for a certain amount of exploration. It is hoped to provide some theoretical support for improving the performance of small axial fan and the research of optimization design.
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TH43

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