默认题主问的是轴流风扇(图是CPU散热风扇,家用电扇也可以包括进来)

发布时间:2016-4-18 12:41:22 作者:黄经理

1.默认题主问的是轴流风扇(图是CPU散热风扇,家用电扇也可以包括进来),不是离心扇或其他。

2.默认题主的风大指风扇的Q值,单位时间内输送的风量。

本题只研究扇叶造型对风量的影响,以便讨论,那么再加几个约束条件:相同外框(即相同流道,家用风扇外围无遮挡,所以还是以散热风扇较好研究),扇叶外径一致(图中扇叶外径是分布在圆锥面上的,非圆柱面),中间轮毂直径一致,轴向高度一致,转速一致,然后差不多就剩扇叶上的变量了。



然后大致思路如下(其实就是用DOE实验设计的方法,求最优解):

找出相关因素——>DOE软件分组确定方案——>对所有方案3D建模——所有方案ansys求解(CFD划网格,fluent算Q值)——>DOE找最优解。


(越往下说就知道就越知道多么复杂一团乱麻的了,上面剔去的因素都是会影响风量的,更别说还有什么仿生学的设计,翼手龙,蝠翼啊等等,百度下图片就可以看到现在的叶形千奇百怪,完全是在拼想象力的了。)


以图片为例,叶片上的变量有:

1、叶片数。理论上叶片上越多越好,可以最大化带动与叶片接触的空气。但实际显然不行,太密的话,各叶片间的流场会相互干扰,重叠了的话就实际做不出来,3D打印应用了的话,可以大大改变现有设计思路的。太稀的话,效率低。

2.叶片截面形状。因为飞机设计制造历史悠久,投资大,行业发达,有巨多的空气动力学数据,目前叶片翼型都普遍采用飞机翼型,什么哥廷根翼型,L-S翼型,NACA系列,大升力翼型等等,每种翼型都有各自的脾气,适用范围。家用风扇、工业风扇没有此种问题,直直的,一块铁板转起来就行。

3.安装角(叶片的倾斜角度)。通俗的说,是一个扇叶转动时如何最大化将空气转化为轴向流动的问题。可以看到图中扇叶,叶根与最大外径处的倾斜程度是不同的,即每个半径的倾斜角都不同。

4、偏转角。即叶片底缘呈一定弧形散开,非直线辐射。这里可以将它理解为底缘形状,它可以是笔直的,也可以偏转为各种角度;可以是圆弧形的,不同弧度;可以椭圆的,U形的,W形的。千奇百怪。


最主要的应该就是这四个。复杂性在于,所有因素都是互相关的,就连第一个叶片数,也不能说出具体几片叶子最佳,换种情况,全部改变。2、3、4都是有许多种情况的,研究时只能简化,但一简化,意味着抛弃了很多可能性,所以在哪种造型上风量最大,是有巨大发挥余量的。

另外还有把叶尖削掉,加背鳍,底部开齿等等等等,只能舍弃了。


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