后级转子参数对双转子小型轴流风扇气动性能及噪音的影响

发布时间：2017-08-29 07:24

  本文关键词：后级转子参数对双转子小型轴流风扇气动性能及噪音的影响

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【摘要】：小型轴流风扇作为重要的散热通风设备广泛地应用于电脑、投影仪等电子元件中。通风性能是影响小型轴流风扇散热的主要因素,但是噪音作为风扇的一种评判标准也越来越来受到人们的重视。因此设计一种通风量大、噪音低的小型轴流风扇是当前所研究的主要目标。本文以单转子小型轴流风扇为原始风扇模型,分别在压力面侧和吸力面侧沿叶片中弧线设计不同方位叶根倒角的单转子小型轴流风扇,并通过数值模拟对风扇的性能进行研究;在单转子小型轴流风扇的基础上,建立双转子小型轴流风扇,并通过数值模拟和实验对后级转子不同安装角的双转子小型轴流风扇的气动性能和噪音进行研究;同时又对双转子小型轴流风扇的三种叶片结构参数进行正交试验,建立多目标优化函数,得出性能最优的风扇模型。(1)在压力面侧设计不同方位叶根倒角的单转子小型轴流风扇,通过数值模拟对其气动性能和噪音进行分析,结果表明:压力面侧局部叶根倒角会使小型轴流风扇的静压和效率有所提升,其中距离前缘1/3中弧线的叶根倒角结构对风扇通风性能的提高最大;压力面侧叶根倒角不仅会极大地改善叶根附近的噪音,而且对远场噪音也有一定的降噪效果。(2)数值模拟了吸力面侧不同方位叶根倒角的单转子小型轴流风扇的内部流场特性和气动噪音,结果表明:吸力面一侧的叶根倒角结构会极大地改善叶根附近的噪音,其中吸力面侧沿整个中弧线的叶根倒角模型在叶根尾缘附近产生的噪音最低且最高可降低11.04dB,其在远场中原型风扇的噪音最高可降低3.96 dB。(3)数值模拟了后级转子的安装角为0°、24°和48°的双转子小型轴流风扇,对其内部流场特性和噪音进行分析,结果表明:后级转子的安装角为48°时对双转子小型轴流风扇的通风性能和噪音改善的最好。(4)设计了以双转子小型轴流风扇后级转子的叶根倒角方位、叶根倒角半径和安装角为优化因素的正交试验,以风扇的静压和噪音为优化目标的多目标优化函数,从而得出性能最优的风扇模型,并对其进行静特性和噪音实验,结果表明:最优叶片结构参数组合是后级转子在距离前缘1/3中弧线进行倒角、后级转子的叶根倒角半径3 mm和后级转子的安装角是48°,且该最优风扇在远场中的噪音相对原型风扇的噪音降低了4 dB左右。数值模拟结果和实验结果的一致表明本次对风扇结构的优化设计具有一定的可靠性。
【关键词】：轴流风扇 叶根倒角 安装角 气动噪声 正交试验
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH432.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题研究背景和意义9-10
• 1.2 风扇性能的研究现状10-14
• 1.2.1 风扇内部流动的研究现状10-11
• 1.2.2 风扇气动噪声的研究现状11-14
• 1.2.3 风扇气动性能优化方法的研究现状14
• 1.3 叶根倒角技术的研究现状14-16
• 1.4 流道匹配的研究现状16
• 1.5 本论文的主要工作16-18
• 第2章 风扇模型建立及数值模拟方法18-25
• 2.1 单转子风扇模型的建立18-20
• 2.1.1 单转子风扇的原始模型18
• 2.1.2 带叶根倒角的单转子风扇模型18-20
• 2.2 双转子风扇模型的建立20-21
• 2.3 数值模拟方法21-24
• 2.3.1 计算域及网格划分21-23
• 2.3.2 边界条件及计算方法23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 叶根倒角对单转子风扇性能的影响25-47
• 3.1 压力面侧叶根倒角风扇的性能分析25-36
• 3.1.1 静特性25-26
• 3.1.2 噪音特性26-31
• 3.1.3 内部流动特性31-36
• 3.2 吸力面侧叶根倒角风扇的性能分析36-45
• 3.2.1 静特性36-37
• 3.2.2 噪音特性37-40
• 3.2.3 内部流动特性40-45
• 3.3 本章小结45-47
• 第4章 流道匹配对双转子风扇性能的影响47-56
• 4.1 静特性47
• 4.2 噪声特性47-50
• 4.3 内部流动特性50-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第5章 双转子风扇叶片结构的参数优化与实验研究56-73
• 5.1 引言56-57
• 5.2 后级转子安装角及吸力面侧叶根倒角的参数优化研究57-62
• 5.2.1 正交试验方案的设计57-58
• 5.2.2 权重系数58-59
• 5.2.3 多目标优化模型的建立59-60
• 5.2.4 极差分析60-62
• 5.3 优化风扇的数值模拟分析62-69
• 5.3.1 静特性62-64
• 5.3.2 噪声特性64-66
• 5.3.3 内部流动特性66-69
• 5.4 优化风扇的静特性实验69-71
• 5.5 优化风扇的噪声实验71-72
• 5.6 本章小结72-73
• 第6章 全文总结和展望73-77
• 6.1 全文总结73-75
• 6.2 本文主要创新75-76
• 6.3 工作展望76-77
• 参考文献77-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士学位期间的研究成果84

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本文编号：752036