小型换热风扇的结构参数对其内部流动与性能的影响研究

发布时间：2020-05-21 17:41

【摘要】： 近年来,随着电子产品的不断小型化和高性能化,小型换热风扇的性能便成为影响电子产品性能和寿命的决定因素。因此,正确计算和测试换热风扇内部流动特性和性能及噪声、找出影响风扇性能的主要因素,将为小型轴流风扇的结构设计提供重要依据。本文通过三维软件改变小型风扇的安装角、叶顶间隙、叶片数而得到不同的模型,利用CFD方法对不同模型进行三维数值模拟,得到不同结构参数下小型风扇的静态特性及内部流体的速度矢量及压力、涡强分布,为提高风扇性能作了一定的探索性研究。初步明确了不同结构参数对风扇内部流动和静态特性的影响。 1、在原有叶轮几何外形基础上进行修改,对三种不同安装角的流场进行数值计算,详细分析了安装角改变时流量变化的特性曲线。此外还分析了压力面进口和吸力面速度变化及不同叶顶间隙位置回转面速度、涡强的变化。 2、通过不同叶顶间隙进行数值模拟,分析了不同叶顶间隙时流量变化曲线。同时分析了同一个模型中,轮毂面到机闸内表面之间不同回转面涡强的变化趋势及不同叶顶间隙时,相同径向方向半径回转面上的涡强变化,即随着叶顶间隙的增加而减弱,且涡核逐渐沿吸力面弧线向下游移动。 3、对不同叶片数目模型进行数值计算,分析了叶片数目变化时流量变化的特性曲线及压力面、吸力面及叶顶的静压分布,此外还分析了叶片数不同时子午面的速度分布。小型风扇的内部流场和性能的研究是和流体力学、流体机械、材料学等有关的非常复杂的理论问题,本文的研究成果主要应用于小型风扇的内部流场及静特性分析,可为改善小型风扇的性能提供一定的理论依据。
【图文】：

轴流风扇,叶片模,模型

加上一个反转的叶片模型(如图1.1)进行数值模拟，分析了加上反转叶片后对小型轴流风扇的性能、内部流动、压力分布等的影响。图 1.1 小型轴流风扇模型及加反转叶片模型在实验研究方面，英国学者 Grimes R[66]，Davies M R D(1999)通过 PIV 试验测量得到了小型轴流冷却风扇的气动特性。美国华盛顿大学的 Quin D[67]，Grimes R，Walsh E，Davies M(2003)通过试验的方法研究了雷诺数对于小型轴流风扇性能的影响，试验证明雷诺效应对小型轴流风扇的影响并不大，另外还提出一种新的适合与任何尺寸轴流风扇三维线性扩展方法。GRIMES R[68]

程序结构

第二章数值求解及模型构建采用 FLUENT 软件进行数值模拟，，FLUENT 是目前国际上比较流行的用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由于采用了多种格加速收敛技术，因而 FLUENT 能达到较佳的收敛速度和求解精度。灵和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，以及较强的前后处理T 在转折与湍流、传热与相变、旋转机械、航空航天、涡轮机设计等方面ENT 是集流场计算和前、后处理为一体的三维粘性流场计算软件，它主分：FLUENT 求解器、GAMBIT 与 TGRID，其中 FLUENT 求解器是计算在此完成；GAMBIT 是网格生成软件；而 TGRID 则用于从表面网软件。其工作原理如图 2.1。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH43

【引证文献】