微型轴流风扇中变环量指数对扭叶片气动性能的影响特点

对微型轴流散热风扇叶片扭曲规律进行研究,根据"径向平衡原理",通过引入一反映气动特性的参数-变环量指数α,建立轴流叶轮中通流速度沿径向分布的微分方程及其边界条件,提出在几类不同条件下该方程解的解析形式,并分析这些解所对应的物理意义及其叶片扭曲形式.在此基础上,根据微型轴流风扇实际运行工况的特点,提出其扭叶片设计中变环量指数α所须满足的约束条件,并指出该变环量指数α存在一个最小值,具体数值则确定于风扇的气动、几何等参数.运用"计算流体动力学"(Computational fluid dynamics,CFD)技术详细地数值研究变环量指数α对微型轴流风扇气动性能的影响,发现降低变环量系数能增加风扇气动性能.进而有助于提高其散热能力.因此,满足约束条件下的最小变环量指数是微型轴流风扇扭叶片气动设计中所须选取的最佳值.     

散热用微型风扇新技术的研究与应用

旋转式微型风扇具有结构尺寸小、流量低的特点,内部空气流动的雷诺数低,流动往往处于非自模化区;因此,相似理论在旋转式微型风扇中的运用比大中型风机复杂。相对于半导体电子器件,旋转式微型风扇的使用寿命偏低,研制可靠性好、使用寿命长的新型微型风扇或气体输送装置,如压电风扇、基于EHD的离子风装置,可提高整个电子产品的可靠性,并延长其使用寿命。此外,微型风扇与热沉一体化的设计可使散热装置更为紧凑,以满足电子产品不断小型化的要求。     

考虑轴向速度非均匀性的微型轴流风扇扭叶片设计及其对气动性能的影响

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.     

Re数对小尺寸离心叶轮模化设计的影响分析

为研究Re数对小尺寸离心叶轮模化设计的影响,利用相似原理,结合计算流体动力学(CFD)进行分析,将某小尺寸离心叶轮分别缩小及放大5倍,获得了该叶轮效率损失和Re数之间的指数关系式,并对绝热条件下缩小叶轮及放大叶轮指数关系式中指数n的大小进行了分析比较。研究结果表明:对于放大叶轮,指数n的数值要高于缩小叶轮,Re数在模化设计过程中的影响更显著一些。该研究结果可为小尺寸离心叶轮的模化设计提供参考。     

轴流叶轮叶片设计与计算流体动力学气动特性分析

为了解决低功率轴流叶轮叶片设计研究不足的问题,以叶片结构参数为基础,通过分析计算,提出了一种基于叶型参数的叶片设计方法。该方法依据速度三角形原理,针对叶片几何进口角、几何出口角及叶片弦长等相关要素进行优化与调试,实现轴流叶轮叶片的外形设计,并运用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)进行气动模拟验证。验证结果表明,该叶片功率曲线服从翼型及叶片气动特性规律,输出功率为4.46 W,满足低功率风力机设计要求。     

掠叶型对小型轴流风扇性能的影响研究

利用Fluent软件对某小型轴流风扇及其前掠10°和后掠10°改型风扇的三维流场进行了数值模拟,研究动叶轮的掠型对风扇性能的影响.数值分析表明前掠叶片增大了风扇的流量,降低了流动损失;后掠叶片风扇降低了气动性能,不仅使风扇的做功能力减少,而且大大增加了流动损失.     

环量分布控制轴流风扇气动性能的机理分析

采用数值模拟的方法,对比研究了不同环量指数的轴流风扇在设计工况下的气动性能,通过分析风扇内部流动结构,揭示了沿叶高变环量设计对气动性能影响的控制机理.结果表明:环量指数取适当的负值时,风扇叶顶通流能力较强,削弱了间隙处逆流对主流的影响,减小叶顶间隙泄漏带来的损失;但环量指数若取值过小,会使吸力面根部沿径向指向叶顶和沿轴向指向前缘的静压梯度较大,促进了附面层的分离,增大了二次流动损失本文的轴流风扇在环量指数取-0.2左右时气动性能最好.     

某声学风洞轴流风扇设计（英文）

采用试验研究的方式,对某声学风洞的轴流风扇性能进行验证。该风扇采用了任意涡设计方法以达到所要求的气动指标要求;通过降低风扇转速、合理匹配桨叶-止旋片数目、调整桨叶-止旋片间距及止旋片后掠等方式,降低风扇噪声。风扇的性能测试结果表明,风扇满足了风洞试验段的最高风速要求,当风扇转速为650r/min时,风扇的级间效率达到90%、风扇段气动效率达到84%;当试验段风速达到70m/s时,风扇出口的声压级为114d B。该风扇的研制,表明采用任意涡风扇设计方法结合上述提到的降噪措施,能够设计出气动效率高、风扇噪声低的风扇系统,可很好的运用于其他的声学风洞设计中。     

结构参数和转速对微型风扇性能影响的试验研究

对几种不同结构的微型风扇在不同的转速下进行了试验测试,分别得到其流量-压力性能曲线,结果表明,对于不同叶片厚度的微型风扇,叶片厚度增加,风扇叶片间的间距减少,微型风扇的风量增加;对于不同叶片出口安装角的微型风扇,前弯式叶轮风扇的风量要明显高于后弯式叶轮风扇。测试的不同转速下微型风扇的性能表明,转速的提高能明显增大风扇的风量,且当转速变化约为10%时,由比例定律得到的计算值与实测值之间的相对误差约为3%。而随着转速变化的增加,计算值与实测值两者之间的误差也随之增大。     

超高载荷大涵道比齿轮驱动风扇气动设计

增加减速比可以实现齿轮驱动风扇的转速变化。降低风扇转子转速,有利于降低风扇噪声和转子结构强度要求。应用一种大弯度低损失扩压叶型,进行大涵道比风扇转子气动设计,以降低风扇转子转速。由于该叶型弯度大,可实现超高载荷;构成的叶栅通道后部呈收敛状,可抑制附面层增厚,降低损失。风扇气动设计采用S1/S2两类流面设计方法,结合多点优化,所设计的超高载荷转子设计点效率为0.964 4,级压比达到要求(1.35),级效率为0.900 2、级喘振裕度46.19%。     

地面雷达屏蔽导热机箱设计

同时满足屏蔽、密封和导热三个指标,是电子设备机箱设计的一大难题。三者之间往往会产生矛盾,尤其是屏蔽和密封、导热和密封之间。解决这些矛盾,并进行优化处理,是电磁屏蔽机箱设计中的关键问题。介绍了某型号雷达屏蔽导热机箱的设计思路,主要针对屏蔽、密封和导热三个指标进行了详细考量,并进行结构设计优化,使其满足各项指标要求。最后通过仿真和具体试验验证了结构设计的合理性,该机箱的设计成功对同类机箱的设计提供了一种有效的解决思路。     

某型无人机载雷达的结构设计

无人机具有研制成本低、环境适应能力强等优势,广泛应用在民用和军用上,但无人机体积较小,研制高可靠性的小型化和轻型化无人机载雷达难度较大.文中论述了某无人机载雷达结构设计的总体方案,利用功率射频单元与天线单元结构一体化和环控一体化设计,实现了无人机载雷达的小型化和轻型化设计,并通过力学仿真和热仿真验证了该方案的可行性.该设计方案成功解决了无人机载雷达占用空间小、重量要求苛刻及无人机无法提供液冷源等技术难题,可供今后同种类型无人机载雷达的结构设计参考.     

液冷电子设备的冷板流阻匹配研究

液冷技术已广泛应用于高密度航空电子设备的冷却系统中,为了使航空电子设备的单机冷却系统工作在接近理论设计工况下,在设计上必须保证其中的散热器或冷板的流阻与载机环控系统设计的流阻分配值相匹配。文中介绍了某机载电子设备液冷冷板的流阻匹配设计过程,通过热流耦合仿真计算,择优选取了满足散热需求、同时流阻较小的方案。该方案很好地匹配了流阻指标要求,得到了试验验证。     

冷板在电子设备中的应用

介绍一种利用气冷式冷板作为密闭机箱的侧板,使机箱的侧壁成为一种换热系数较高的热交换器的设计,该设计有效地解决了密闭机箱的散热问题。     

轴流通风机的正反命题设计计算

从轴流通风机的反命题设计问题入手，提出了一种新型的叶片型面方程，由此建立了叶型结构与气动参数的相互关系；然后推导出基于实际工况下的轴流通风机气动计算公式，并应用于正命题计算。应用该方法，对大型变压器冷却风机进行了设计，设计计算结果符合设计要求，证实了正命题计算与反命题设计之间具有一致性。     

Response surface method-based optimization of the shroud of an axial cooling fan for high performance and low noise

We optimized the shroud of an axial cooling fan in a mechanical room of a household refrigerator using the response surface method (RSM) based on numerical predictions in terms of high flow rate and low noise. Computational fluid dynamics (CFD) techniques and an acoustic analogy were used to predict the volume flow rate (VFR) and noise in the system. The numerical methods were validated by comparing their VFR and acoustic power level predictions with the measured data. Then, the RSM was used to optimize the design parameters of the shroud of an axial cooling fan. The numerical prediction using optimum design obtained for maximum VFR from the RSM showed that the VFR can be increased by 21.8% at the cost of an increase in the acoustic power level by 1 dB. The prediction for minimum noise reveals that the acoustic power level can be reduced by 3.55 dB at the same flow rate as the original model. The orifice length of the shroud and the serrated structure are found to contribute significantly to the flow rate and radiated noise, respectively. Physical reasons for these observations are given based on detailed investigations of the variations of flow fields due to the design parameters.     

基于JVPX 连接器的模块化插件结构与热设计分析

为了能够达到简化设计、缩短周期、提高互换性等目的,模块化的设计已广泛应用于插箱插件的设计当中.随着雷达对数据管道的要求越来越高,采用JVPX连接器成为解决这一需求的有效技术.另外,插件与插箱导轨接触界面的接触热阻一直是影响插件散热的关键因素.文中基于机载环境下的液冷机箱,设计了一种插拔方便、固定可靠、采用传导式散热的模块化插件,并通过在插件与机箱导轨接触面间填充液态金属来降低接触面间接触热阻.     

自然通风冷却塔拟二维热力计算模型分析

核电厂冷端优化设计过程中,冷却塔热力计算模块是一个非常重要的计算环节,冷却塔热力计算结果直接影响到凝汽器的性能计算、汽轮机微增功率与热耗特性,从而影响整个冷端系统的优化结果。针对我国核电厂冷端优化设计过程中遇到的冷却塔热力性能计算问题,以湖南桃花江核电工程为例,对比分析了拟二维模型同焓差法、压差法计算结果差异以及淋水面积、冷却水量、冷却温差等设计参数对冷却塔热力计算结果的影响。结果表明,当淋水面积较大,冷却温差较低时,拟二维模型与目前广泛应用的焓差模型、压差模型计算结果偏差较大,建议在拟二维模型应用于工程设计之前,需要进行更为细致的研究以保证其准确性。     

Conformal cooling channel design and CAE simulation for rapid blow mould

Blow moulding is one of the most important polymer processing technologies to produce hollow-shaped parts at a short time. The cooling stage takes up approximately two thirds of the complete blow moulding cycle. It becomes the major factor to determine the productivity and the quality of the blow-moulded part. The cooling time and the quality part are controlled by an adequate cooling channel design inside the blow mould. Inappropriate cooling channel design will increase the cooling time after part ejection. Recently, the success of integrating conformal cooling channel (CCC) design in the injection moulding process has been proven by different research publications and practices. The merit of the applications of CCC can also be extended to the existing blow moulding process. In this study, an effective design method is proposed for integrating CCC into the blow mould with the aid of computer-aided design and analysis tools. The fabrication of integrating CCC into the blow mould by rapid tooling technology is explored. Computer-aided engineering simulation is employed to verify the cooling performance of the CCC corresponding to the blow mould surface geometry. The analysed results are compared with those using the traditional straight line-drilled cooling channel (SLDCC) used in the blow moulding process. The results indicated that the cooling time and temperature uniformity of the blow-moulded part can be effectively improved. The proposed CCC design has a shorter cooling time and a lower part temperature than the SLDCC one.     

Thermal–structural analysis of bi-metallic conformal cooling for injection moulds

In injection moulding process, cooling time greatly affects the total cycle time. As thermal conductivity is one of the main factors for conductive heat transfer in cooling phase of IMP, a cooling channel made by higher thermal conductive material will allow faster extraction of heat from the molten plastic materials, thus resulting in shorter cycle time and higher productivity. The main objective of this paper is to investigate bi-metallic conformal cooling channel design with high thermal conductive copper tube insert for injection moulds. Thermal–structural finite element analysis has been carried out with ANSYS workbench simulation software for a mould with bi-metallic conformal cooling channels and the performance is compared with a mould with conventional straight cooling channels for an industrial plastic part. Experimental verification has been carried out for the two moulds using two different types of plastics, polypropylene (PP) and acrylonitrile butadiene styrene, in a mini injection moulding machine. Simulation and experimental results show that bi-metallic conformal cooling channel design gives better cycle time, which ultimately increases production rate as well as fatigue life of the mould.