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.     

叶片弯曲对微型轴流风扇气动性能影响的数值研究

将弯叶片技术运用于微型轴流风扇,并通过CFD数值模拟的手段研究了各种形式的弯叶片的气动特点.研究结果表明,微型风扇中弯叶片的作用主要体现在小流量工况:叶片适当地前弯能有效地抑制叶顶分离涡的形成,这有助于延缓"失速"的产生、降低能量损耗、扩大风扇的稳定工作范围;叶片后弯易加剧叶顶分离涡的强度,这直接恶化了微型风扇的气动性能.随着工况流量的增加,前弯叶片能在风压、效率基本不变的基础上,其叶顶附近气流的能量损耗均明显低于对应的直叶片与后弯叶片.因此,在微型风扇中采用前弯叶片是具有一定优势的.     

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.     

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.     

微型轴流风扇气动相似特性研究

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。     

轴流通风机气动性能诊断技术

应用全三维Ｅｕｌｅｒ方程数值解这种ＣＦＤ工具，在Ｃ－Ｈ网格中求解整个风机的全三维流场。据此来诊断风机气动设计，以仿ＮＡＣＡ某高压高效风机为例进行了诊断，结果表明此技术在风机设计，验算中具有很大的实用价值。     

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.     

大涡模拟在轴流风扇气动噪声仿真中的应用

随着高集成、大功率电子设备的应用越来越广泛,随之而来的气动噪声问题越来越受到人们的重视,对其主要气动噪声来源—风扇的研究也越来越深入。伴随着仿真计算方法以及计算机技术的发展,数值仿真已经成为气动噪声仿真、预测、降噪的新手段。在总结了前人在气动噪声仿真中的相关手段方法后、采用流体力学计算软件Fluent和LES大涡模型对轴流风扇气动噪声进行了数值模拟,分析了轴流风扇气动噪声产生机理,验证了仿真方法的正确性,结果表明LES湍流模型能够准确预测气动噪声,满足工程应用要求。     

使用Gurney襟翼降低轴流风扇噪声的简便方法

使用Gurney襟翼的高度与增升效果的经验公式，提出了在轴流冷却风扇叶片上加装Gurney襟翼降低噪声的简便方法。试验表明，采用该方法，在基本不降低风量的条件下可以明显降低风扇的气动噪声。     

轴流式风机叶片用的高性能新翼型的试验研究

针对常用的轴流式风机，用计算流体力学（ＣＦＤ）方法设计了７个高性能翼型，对其中３个进行了风洞试验，同时还选用风机原来经常采用的两个已有翼型ＣＬＡＲＫ－Ｙ和ＲＡＦ－６Ｅ进行对比试验。试验表明，新设计的翼型，其气动性能（升阻比）高于对应的这两个翼型。因此，新翼型可供风机设计时采用，预计可以提高风机效率，节约能耗．     

板型及机翼型对旋轴流通风机气动性能测试及比较

采用模型性能试验方法,对板型及机翼型叶片的对旋轴流通风机的气动性能进行了比较,通过测量这两种叶型的风机在不同叶片安装角下的流量、全压及轴功率,得到了叶片型线及安装角对风机气动性能的影响规律。试验结果表明机翼型叶片在全压效率、稳定运行范围及高效运行范围比相应的板型叶片具有优越性;在设计工况附近,机翼型风机的第一级叶轮安装角对气动性能的影响较大,而板型风机的第二级叶轮安装角对气动性能影响较大。     

基于FLUENT轴流风叶的气动性能分析

利用Fluent软件对空调室外机的轴流风扇进行仿真分析,分析风扇特征对风扇气动性能的影响,结果表明风扇不光滑表面可以增加吸力面的吸附能力,风扇外缘翻边有利于降低噪声。最后,利用有限元软件对风扇进行模态分析,选择优化方案并进行噪声测试,试验结果与仿真趋势一致。     

应用电子表格进行轴流通风机优化气动设计

介绍了应用最优化理论进行轴流通风机优化设计的方法，为简化设计计算及方便于实际应用．采用了电子表格进行轴流通风机的优化气动设计与计算，与采用轴流通风机优化气动设计的计算机程序所得到的计算结果进行了对比，并将该方法应用于设计一台高温消防排烟风机。     

高负荷轴流风扇中弯曲动叶的应用研究

本文采用弯曲叶片设计方法,对前期设计的大折转角高负荷轴流风扇的叶轮叶片进行根部正弯处理,弯角为30°。采用数值模拟方法,对比了直叶片和正弯叶片的叶轮流场,确定了弯叶片气动作用的有效性。结果表明设计工况下,利用径向叶片力,压制了由于旋转和叶栅高扩压度引起的轮毂分离流动。正弯动叶级效率提高了1.64%,静压升增大了10.74%。动叶吸力面根部分离区位置后移,强度减弱,静叶吸力面流动有明显改善,低速区均明显减小,通流能力增大,降低了叶栅内部流场中的能量损失。     

离心风机不同叶片型式下的气动性能研究

本文针对风机叶轮内流动损失问题,设计加工了4种不同型式的叶片,并通过试验对比分析了各型式叶片对风机气动性能的影响.测试结果表明:改进叶片形式可有效改善叶轮内流动,改进风机结构,提高运行效率.