微型軸流風(fēng)扇扭葉片設(shè)計方法及其氣動特性的數(shù)值研究

設(shè)計高性能的微型軸流風(fēng)扇,同時降低設(shè)計成本、縮短設(shè)計周期,是軸流風(fēng)扇研究的主要目標(biāo)。采用孤立葉型法、計算流體動力學(xué)技術(shù)和遺傳算法相結(jié)合的策略,構(gòu)建微型軸流風(fēng)扇優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法和模塊化的構(gòu)造方法,采用c++及opengrip語言編寫,并提供開放式接口,使系統(tǒng)易于完善和擴(kuò)充。在此系統(tǒng)下可以實現(xiàn)微型軸流風(fēng)扇優(yōu)化設(shè)計的整個流程。通過優(yōu)化實例證實了該系統(tǒng)的可靠性和實用性。

軸流風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉片優(yōu)化設(shè)計

針對一通用型軸流風(fēng)扇的轉(zhuǎn)子葉片,以三維粘性流場的數(shù)值計算程序為平臺,利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)bp算法和遺傳算法,通過葉片彎掠技術(shù)對葉片的周向彎曲角度進(jìn)行尋優(yōu),以使風(fēng)扇的性能進(jìn)一步提高.通過對比優(yōu)化前、后的葉輪發(fā)現(xiàn),優(yōu)化之后的葉片形成明顯的沿周向順葉輪旋轉(zhuǎn)方向彎曲.試驗結(jié)果表明,其全壓效率提高了1.27%,全壓升提高了3.56%,上、下端部的流動損失進(jìn)一步降低.

第41卷第9期 2007年9月 上海交通大學(xué)學(xué)報 journalofshanghaijiaotonguniversity vol.41no.9 sep.2007 收稿日期:2006-11-22 作者簡介:李楊(1973-),男,沈陽市人,博士生,研究方向:葉輪機(jī)械內(nèi)部流場和氣動聲學(xué),電話(tel.):13817108103; e-mail:mr.leeyang@163.com.歐陽華(聯(lián)系人),男,副教授,電話(tel.):021-64479155;e-mail:oyh@sjtu.edu.cn. 文章編號:1006-2467(2007)09-1522-04 軸流風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉片優(yōu)化設(shè)計 李楊,歐陽華,杜朝輝 (上海交通大學(xué)

中文摘要 i 帶有前掠葉片的軸流風(fēng)扇空氣動力性能研究 摘要 軸流風(fēng)扇廣泛應(yīng)用于計算機(jī)cpu散熱及空調(diào)通風(fēng)等場合，為提高風(fēng)扇的效 率和運(yùn)行穩(wěn)定性，研究軸流風(fēng)扇的葉片結(jié)構(gòu)是非常有必要的。 本文采用numeca公司的cfd軟件包fine/turbo對選取的軸流風(fēng)扇直葉片 與前掠葉片葉頂間隙流場進(jìn)行數(shù)值模擬，并對結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)研究。在了解軸流 風(fēng)扇的工作原理的基礎(chǔ)上，利用numeca中的軟件包進(jìn)行先對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃 分，然后對所得到的網(wǎng)格劃分進(jìn)行計算設(shè)置及計算過程，最后把計算結(jié)果進(jìn)行 后處理。得出軸流風(fēng)扇直葉片與前掠葉片葉頂間隙流場比較。 通過對計算結(jié)果進(jìn)行分析，前掠葉片風(fēng)扇的全壓升有一定提高，效率有所 提高，壓力和速度在壓力面和吸力面上的分布有一些差異，包括前掠葉片吸力 面的低壓區(qū)較大、壓力面的高壓較高等，說明前掠葉片的流動損失較小，相對 于直葉片具有較好的氣動性能。 關(guān)鍵詞:低

中文摘要 i 帶有前掠葉片的軸流風(fēng)扇空氣動力性能研究 摘要 軸流風(fēng)扇廣泛應(yīng)用于計算機(jī)cpu散熱及空調(diào)通風(fēng)等場合，為提高風(fēng)扇的效 率和運(yùn)行穩(wěn)定性，研究軸流風(fēng)扇的葉片結(jié)構(gòu)是非常有必要的。 本文采用numeca公司的cfd軟件包fine/turbo對選取的軸流風(fēng)扇直葉片 與前掠葉片葉頂間隙流場進(jìn)行數(shù)值模擬，并對結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)研究。在了解軸流 風(fēng)扇的工作原理的基礎(chǔ)上，利用numeca中的軟件包進(jìn)行先對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃 分，然后對所得到的網(wǎng)格劃分進(jìn)行計算設(shè)置及計算過程，最后把計算結(jié)果進(jìn)行 后處理。得出軸流風(fēng)扇直葉片與前掠葉片葉頂間隙流場比較。 通過對計算結(jié)果進(jìn)行分析，前掠葉片風(fēng)扇的全壓升有一定提高，效率有所 提高，壓力和速度在壓力面和吸力面上的分布有一些差異，包括前掠葉片吸力 面的低壓區(qū)較大、壓力面的高壓較高等，說明前掠葉片的流動損失較小，相對 于直葉片具有較好的氣動性能。 關(guān)鍵詞:低

對目前有無前掠部分的空調(diào)軸流風(fēng)扇和傳統(tǒng)工業(yè)軸流風(fēng)扇進(jìn)行了性能實驗測量,同時對內(nèi)部流場進(jìn)行了4個工況下的數(shù)值模擬。結(jié)果表明,工業(yè)風(fēng)扇通過相似?；笤诳照{(diào)風(fēng)扇的應(yīng)用上,由于流動不適應(yīng)空調(diào)結(jié)構(gòu)的特殊要求等原因,達(dá)不到應(yīng)有的效果;目前空調(diào)用軸流風(fēng)扇葉片的前掠部分不僅起導(dǎo)流作用,同時在氣流滿足空調(diào)結(jié)構(gòu)需要和壓力分布方面也有重要影響。

溫帆軸流風(fēng)扇

as（軸流風(fēng)扇）的注塑成型 許多家電都使用塑料軸流風(fēng)扇，如排氣扇、電風(fēng)扇、空 調(diào)等。風(fēng)扇的兩個性能指標(biāo)--動平衡與軸向跳動，是直接引 起風(fēng)扇工作時噪音和振動的主要原因。如何降低風(fēng)扇的這兩 個性能指標(biāo)，是塑料風(fēng)扇注塑加工工藝上的技術(shù)難關(guān)。在不 考慮其他因素的情況下，風(fēng)扇的軸向跳動（靜態(tài)）控制到不 大于1mm；動平衡可通過加鋁片補(bǔ)償（控制加片量不超過 5g），加片后動平衡控制到小于25個數(shù)字（數(shù)字越小，噪音 越?。?，那么0.74kw的塑料軸流風(fēng)扇工作時的振動和噪音即 可滿足產(chǎn)品性能要求。 1、選材 1)材料品種就加工塑料軸流風(fēng)扇而言，采用gfr （玻纖增強(qiáng)）abs和gfras作為原料，其強(qiáng)度、耐熱性、 硬度及尺寸穩(wěn)定性，都比未增強(qiáng)的同類塑料好，能夠滿足 產(chǎn)品的使用要求。在玻纖含量相同的情況下，gfras比 gfrabs的拉伸強(qiáng)度和熱變形溫度兩項指標(biāo)略高。 2)

軸流風(fēng)扇選擇

as（軸流風(fēng)扇）的注塑成型 許多家電都使用塑料軸流風(fēng)扇，如排氣扇、電風(fēng)扇、空 調(diào)等。風(fēng)扇的兩個性能指標(biāo)--動平衡與軸向跳動，是直接引 起風(fēng)扇工作時噪音和振動的主要原因。如何降低風(fēng)扇的這兩 個性能指標(biāo)，是塑料風(fēng)扇注塑加工工藝上的技術(shù)難關(guān)。在不 考慮其他因素的情況下，風(fēng)扇的軸向跳動（靜態(tài)）控制到不 大于1mm；動平衡可通過加鋁片補(bǔ)償（控制加片量不超過 5g），加片后動平衡控制到小于25個數(shù)字（數(shù)字越小，噪音 越小），那么0.74kw的塑料軸流風(fēng)扇工作時的振動和噪音即 可滿足產(chǎn)品性能要求。 1、選材 1)材料品種就加工塑料軸流風(fēng)扇而言，采用gfr （玻纖增強(qiáng)）abs和gfras作為原料，其強(qiáng)度、耐熱性、 硬度及尺寸穩(wěn)定性，都比未增強(qiáng)的同類塑料好，能夠滿足 產(chǎn)品的使用要求。在玻纖含量相同的情況下，gfras比 gfrabs的拉伸強(qiáng)度和熱變形溫度兩項指標(biāo)略高。 2)

tcl集團(tuán)有限公司空調(diào)事業(yè)部企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) q/tk××.××－2001 軸流風(fēng)扇技術(shù)條件 批準(zhǔn)頁 編制:日期: 審查:日期: 標(biāo)查:日期: 批準(zhǔn):日期: tcl集團(tuán)有限公司空調(diào)事業(yè)部企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 2 q/tk××.××－2001 軸流風(fēng)扇技術(shù)條件 2001－××-××發(fā)布2001－××-××實施 tcl集團(tuán)有限公司空調(diào)事業(yè)部發(fā)布 i q/tk××.××－2001 前言 本標(biāo)準(zhǔn)對空調(diào)器用軸流風(fēng)

tcl集團(tuán)有限公司空調(diào)事業(yè)部企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) q/tk××.××－2001 軸流風(fēng)扇技術(shù)條件 批準(zhǔn)頁 編制:日期: 審查:日期: 標(biāo)查:日期: 批準(zhǔn):日期: tcl集團(tuán)有限公司空調(diào)事業(yè)部企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 2 q/tk××.××－2001 軸流風(fēng)扇技術(shù)條件 2001－××-××發(fā)布2001－××-××實施 tcl集團(tuán)有限公司空調(diào)事業(yè)部發(fā)布 i q/tk××.××－2001 前言 本標(biāo)準(zhǔn)對空調(diào)器用軸流風(fēng)

軸流風(fēng)扇選擇 (2)

第41卷第9期 2007年9月 上海交通大學(xué)學(xué)報 journalofshanghaijiaotonguniversity vol.41no.9 sep.2007 收稿日期:2006-11-22 作者簡介:李楊(1973-),男,沈陽市人,博士生,研究方向:葉輪機(jī)械內(nèi)部流場和氣動聲學(xué),電話(tel.):13817108103; e-mail:mr.leeyang@163.com.歐陽華(聯(lián)系人),男,副教授,電話(tel.):021-64479155;e-mail:oyh@sjtu.edu.cn. 文章編號:1006-2467(2007)09-1522-04 軸流風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉片優(yōu)化設(shè)計 李楊,歐陽華,杜朝輝 (上海交通大學(xué)

為何軸流風(fēng)扇的葉片均為奇數(shù) 不少細(xì)心的玩家會發(fā)現(xiàn)，所有的軸流風(fēng)扇的葉片數(shù)量均為7、9、11等單數(shù)。 這只是設(shè)計上的巧合還是另有奧妙之處呢？ 眾所周知，散熱器的實際散熱效果，很大程度取決于葉片傾角、葉片數(shù)量等 方面的設(shè)計。其中，葉片的數(shù)量起著非常重要的作用。 通常散熱器廠家在風(fēng)扇的設(shè)計上，都不約而同地采用增加葉片數(shù)目的方式來 保證一定的風(fēng)量和風(fēng)壓。但無論軸流風(fēng)扇的葉片數(shù)目的是多少，它的葉片結(jié)構(gòu)大 多是7、9、11等單數(shù)葉片組合而成。這是因為奇數(shù)的葉片組合能比偶數(shù)的葉片 組合帶來更多的性能優(yōu)勢。如果一旦葉片數(shù)量為偶數(shù)片設(shè)計，并形成對稱的排列 方式的話，那么不但使得風(fēng)扇自身的平衡性難以調(diào)整，而且容易使風(fēng)扇在高速運(yùn) 轉(zhuǎn)時產(chǎn)生更多的共振，從而導(dǎo)致葉片無法長時間承受共振產(chǎn)生的疲勞，最終出現(xiàn) 葉片斷裂等情況。因此，軸流風(fēng)扇的設(shè)計多為不對稱的奇數(shù)片葉片設(shè)計。同樣的 設(shè)計

為何軸流風(fēng)扇的葉片均為奇數(shù) 不少細(xì)心的玩家會發(fā)現(xiàn)，所有的軸流風(fēng)扇的葉片數(shù)量均為7、9、11等單數(shù)。 這只是設(shè)計上的巧合還是另有奧妙之處呢？ 眾所周知，散熱器的實際散熱效果，很大程度取決于葉片傾角、葉片數(shù)量等 方面的設(shè)計。其中，葉片的數(shù)量起著非常重要的作用。 通常散熱器廠家在風(fēng)扇的設(shè)計上，都不約而同地采用增加葉片數(shù)目的方式來 保證一定的風(fēng)量和風(fēng)壓。但無論軸流風(fēng)扇的葉片數(shù)目的是多少，它的葉片結(jié)構(gòu)大 多是7、9、11等單數(shù)葉片組合而成。這是因為奇數(shù)的葉片組合能比偶數(shù)的葉片 組合帶來更多的性能優(yōu)勢。如果一旦葉片數(shù)量為偶數(shù)片設(shè)計，并形成對稱的排列 方式的話，那么不但使得風(fēng)扇自身的平衡性難以調(diào)整，而且容易使風(fēng)扇在高速運(yùn) 轉(zhuǎn)時產(chǎn)生更多的共振，從而導(dǎo)致葉片無法長時間承受共振產(chǎn)生的疲勞，最終出現(xiàn) 葉片斷裂等情況。因此，軸流風(fēng)扇的設(shè)計多為不對稱的奇數(shù)片葉片設(shè)計。同樣的 設(shè)計

基于傳統(tǒng)的風(fēng)扇設(shè)計方法,提出了風(fēng)扇參數(shù)化設(shè)計和流場分析程序.采用vb開發(fā)了cpu軸流風(fēng)扇空氣動力設(shè)計軟件和風(fēng)扇參數(shù)化設(shè)計模擬軟件,使用者只需輸入風(fēng)扇的基本結(jié)構(gòu)參數(shù),便可由程序自動生成高質(zhì)量的六面體網(wǎng)格,能自動進(jìn)行批處理模擬和結(jié)果后處理.最后采用該軟件快速對風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行性能分析,加深了cpu風(fēng)扇各主要技術(shù)參數(shù)在風(fēng)扇整體性能中影響程度的認(rèn)識,為進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計提供了條件.實踐證明該方法能大大提高風(fēng)扇設(shè)計者的工作效率,具有重大工程應(yīng)用價值.

軸流風(fēng)扇性能仿真與分析

本文針對國產(chǎn)300mw汽輪發(fā)電機(jī)冷卻用單級軸流風(fēng)扇的改型設(shè)計,分別對有后導(dǎo)葉和無導(dǎo)葉兩種不同方案軸流風(fēng)扇進(jìn)行了理論研究及實驗分析,對其在高壓頭、小流量的條件下使用作了性能上的比較,同時利用優(yōu)化方法找出該風(fēng)扇動葉的扭曲規(guī)律,并對葉輪直徑、輪轂比等關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)的選取進(jìn)行了分析研究。

旨在對儀器儀表冷卻風(fēng)扇進(jìn)行設(shè)計與實驗研究,同時用fluent軟件對所設(shè)計風(fēng)扇進(jìn)行數(shù)值模擬。首先用孤立翼型法,由給定的設(shè)計參數(shù)設(shè)計出軸流風(fēng)扇的幾何參數(shù);接著做性能試驗。然后再用fluent計算風(fēng)扇的性能。最后,對試驗結(jié)果與模擬計算結(jié)果進(jìn)行比較,得出結(jié)論。

風(fēng)扇是車輛冷卻系統(tǒng)的主要部件，當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的是軸流式風(fēng)扇，為了提高風(fēng)扇的冷卻能力，對改進(jìn)的某型軸流式風(fēng)扇進(jìn)行實驗研究和數(shù)值模擬。實驗結(jié)果表明，軸流式風(fēng)扇加裝后導(dǎo)葉片質(zhì)量流量提高約20％，加裝前導(dǎo)葉片質(zhì)量流量提高約15％，在提高質(zhì)量流量方面加裝后導(dǎo)葉要優(yōu)于加裝前導(dǎo)葉。加裝導(dǎo)葉片能在相同轉(zhuǎn)速下顯著增加風(fēng)扇的質(zhì)量流量，提高冷卻性能。以前導(dǎo)葉為例，運(yùn)用numeca軟件進(jìn)行數(shù)值模擬計算，數(shù)值模擬結(jié)果與實驗較吻合。