摘要：微型轴流风扇是计算机等电子设备的重要散热部件,当前随着计算机尺寸变小而运算速度的提高,其发热量也随之增加,这对微型轴流风扇的气动设计提出更高的要求。相似设计作为一种重要而有效的设计方法,已广泛运用于大中型风扇的气动设计中,但其在微型轴流风扇的应用尚未广泛开展,其主要原因是微型轴流风扇内部的流动位于Re数非自模区,用于大中型风扇相似设计中的行之有效的设计方法在微型轴流风扇的设计中达不到应有的效果。基于此,利用气体动力学相似原理,推导微型轴流风扇气动相似所须满足的条件,并与流动位于Re数自模区的大中型轴流风扇的气动相似规律相对比,提出使微型风扇实现气动相似的'弦长雷诺数'准则,并数值验证该准则对微型轴流风扇气动相似的有效性,同时分析该准则的适用条件与局限性。研究结果表明,'弦长雷诺数'准则能较好地实现微型轴流风扇的气动相似,但其要求模型叶轮与原型叶轮转速之比与其几何缩小的比例尺的平方成正比。这就要求模型叶轮的缩小比例不能过大,否则不仅易导致其所须转速过大而实际无法实现,而且会导致由于离心力的差别过大而使其气动性能的相似性出现偏差。

摘要：通过推导微型轴流风扇叶片出口轴向速度沿叶高的分布方程,提出了一种考虑轴向速度非均匀性的扭叶片设计方法.通过计算流体动力学(CFD)技术,对利用该方法所设计的各种形式扭叶片的气动性能及其变工况时的气动特点进行了数值研究,并比较了工作于自模区与非自模区风扇的气动性能差异.研究结果表明,与自模区的风扇相比,非自模区的风扇压力曲线没有最高压力点,随流量减少压力几乎呈线性增加,且无失速点;效率曲线则显得更为平坦;按刚性涡设计的扭叶片虽效率低,但风压高;提高叶轮的轮毂比有助于提升风扇压力与效率.

摘要：提出了微型轴流风扇的一种新型改进结构。应用RNG k-ε模型,对二组模型的原型与改进型进行了数值计算;利用风洞测试系统,进行了静态特性的实验研究。计算与实验结果显示:(1)改进型的静态特性明显优于原型;(2)实验结果与数值计算结果基本符合,CFD能够有效地起到预测作用;(3)结构改进后,速度沿径向分布较为均匀。叶顶分离涡、间隙涡和倒流等情况得到较大幅度的改善;(4)结构改进使湍流强度增加、边界层厚度减薄,能量损失得以降低,从而提高了微型轴流风扇的静态特性。

摘要：本文利用"径向平衡"原理,建立了轴流叶轮出口通流速度沿叶高的分布方程,并基于此提出了一种新的扭叶片设计方法。将该方法运用于某微型风扇的设计,并采用CFD技术,数值研究了不同扭曲形式下该型风扇的气动特点。通过与用传统方法设计的扭叶片及原始直叶片的气动性能的对比发现,按本文提出的方法所设计的扭叶片不仅能扩大微型风扇小流量稳定工况范围,而且其风压明显增加,有助于提高微型风扇的气动性能。

摘要：通过推导微型轴流风扇叶片出口轴向速度沿叶高的分布方程,提出了一种考虑轴向速度非均匀性的扭叶片设计方法。通过CFD技术,数值研究了利用该方法所设计的各种形式扭叶片的气动性能及其变工况时的气动特点,并比较了工作于“自模区”与“非自模区”风扇的气动性能的差异。研究结果表明:与“自模区”的风扇相比,就“非自模区”的风扇而言,压力曲线没有最高压力点,随流量减少而压力几乎呈线性增加,且无失速点。效率曲线则显得更为平坦;按“刚性涡”设计的扭叶片虽效率低,但风压高;提高叶轮的轮毂比有助于提升风扇压力与效率。

摘要：运用FLUENT软件对一种微型轴流风扇内部的非粘性三维流场进行数值模拟,获得了风机内部叶顶间隙内流动规律。对叶顶间隙泄漏涡流的形成和发展作出了比较详细的分析,得到随叶尖间隙的增大,泄漏流动形成泄漏涡,旋涡强度随叶顶间隙的增大(从0.5 mm增大到6 mm)迅速增大到最大值,之后叶顶间隙继续增大,泄漏涡范围增大,但强度不再继续增大。经分析还得到叶顶间隙涡产生于吸力面近叶顶区域,并朝相同流道叶片的吸力面向尾缘方向发展。其结论为进一步弄清叶顶泄漏涡流的流动机理以及为微小型轴流风扇的优化设计都提供了依据。

摘要：为降低微型轴流风扇气动噪声,将原型风扇直线形叶片尾缘设计成圆弧形,采用大涡模拟(LES)结合FW-H声类比方法对原型及改型风扇进行气动性能和噪声计算,并对两款风扇进行气动性能与噪声试验。数值模拟结果显示改型后的叶轮对降低风扇气动噪声有积极作用,风扇压力会有所下降;试验结果表明:在0.84~1.37 qvs流量区间内,改型风扇较原型相比,静压降低2.5%~4.3%,静压效率最多提升1.9%;改型后的叶轮可使风扇比A声级下降0.63~2.32 dB;在设计工况下,风扇静压下降3%,静压效率提高1.8%,比A声级降低2.3 dB;对两种风扇A计权1/3倍频程图分析发现,圆形叶片尾缘对800~5000 Hz频段的高频尾迹涡流噪声有明显抑制作用。研究结果对微型轴流风扇的气动设计、优化具有一定程度的参考价值。

摘要：为降低微型轴流风扇叶根端壁区域二次流所引起的损失,根据涡流发生器的流动控制思想,提出一种在叶根前缘压力面侧设置微型直板的新型流动控制方法;以某微型轴流风扇为研究对象,采用数值模拟结合实验的方法,重点分析了不同安装角的涡流发生器对轴流风扇气动性能及内部流场的影响;研究结果表明:涡流发生器存在提高风扇静压与静压效率的最佳几何安装角,涡流发生器会对叶轮内部流场产生影响,由涡流发生器所形成的诱导涡与压力侧马蹄涡分支进行掺混,会削弱马蹄涡的强度,在一定程度上抑制了由马蹄涡参与演变成的通道涡的发展,使叶轮流道中流体进行再分配;在宏观方面,结构匹配的涡流发生器可提高风扇的气动性能,当涡流发生器安装角度为15°时,在风扇高效运行区间内同原型风扇相比,安装涡流发生器的风扇其静压最多提高8%,静压效率最大可提升2.4%。对于大轮毂比微型轴流风扇,由通道涡所引起的二次流损失不容忽视,同时在对叶轮进行设计优化时应重视叶根端壁处的结构设计。

摘要：本文提出了一套新的测试方法,能够获得全流量范围内低压头小型轴流风扇的气动和噪声性能曲线。利用所设计的测试台完成了具有不同叶片轴向掠角、安装角的微型轴流散热风扇的气动-噪声特性测试,研究安装角和气动掠对风扇性能的影响。结果分析表明:不同安装角下,与原型风扇相比,当Q>0.6 m^3/min时,前掠降低了风扇的全压、全压效率,提高了风扇的噪声,而后掠有助于降噪。

摘要：引入弯度与端壁弯角两个参数,提出一种基于样条函数思想的弯叶片生成方法,并导出弯叶片积迭线的解析表达式。这种弯叶片生成方法能按所选取不同的边界条件与弯度分别形成W型、中心拐点型、C型、自然样条型等多种形式的弯叶片。将这种弯叶片设计方法运用于微型轴流风扇叶片设计,并通过计算流体动力学技术对上述各种弯叶片的气动特性进行数值研究。研究结果表明:W型弯叶片在各工况点均易恶化流动,不利于叶片气动性能的提高;C型弯叶片,特别是作为其特殊形式的自然样条型弯叶片尽管能有效抑制小流量工况流动分离,对扩大稳定工况范围能起到明显作用,但在大、中流量工况下的气动性能则不如相应的直叶片;中心拐点型弯叶片能在扩大稳定工况范围的基础上,同时保证叶轮在大、中流量工况有较好的气动性能,是一种具有实用价值的叶片弯曲形式。