非对称双转子小型轴流风扇的性能及流动特性研究

【摘要】家用电器的散热系统都需要小型换热风扇来进行散热工作，而国内的厂家对于电器的换热风扇往往只是简单复制并没有对其投入较多的研究，使得换热风扇的能效比不高，导致电器经常运行时散热不佳，运行不顺畅，资源浪费，如何提高小型轴流换热风扇的工作效率已经是迫在眉睫的事情。本文以非对称双转子小型轴流风扇为研究对象，通过三维流场数值模拟计算分析转子结构参数对风扇静特性、内部流动和噪声的影响；以前后级转子叶片的弯掠角为变量，以风扇静压效率最大化为优化目标进行响应面优化设计，提出最优参数和优化模型，并对优化模型做实验验证，其主要内容如下：1、以不同轮毂比的双转子风扇为研究对象，用数值模拟方法分析前后级轮毂比对风扇的静特性和内部流动影响，研究结果表明，在轮毂尺寸限制内适当改小另一转子的轮毂比，风扇的静特性得到提升，流道通风面积变大，过流能力则增强；2、建立以前后两级转子叶片弯、掠角四个因素为自变量，风扇的效率为因变量的响应面模型，对回归模型结果分析表明：风扇前后级叶片弯、掠角度的改变可以有效提高效率，且对效率影响最大的是前后级叶片的弯角，掠角次之，最后提出风扇效率最高的优化条件及优化模型结构；3、分析原始模型与优化模型的内部流动特性，研究结果表明，优化模型的叶片压力分布沿叶高方向比原始模型更为均匀，吸力面和压力面的压差要大于后者，优化模型的轴向压力梯度大，做功能力强；静特性通过实验研究发现，双转子小型轴流风扇比单转子小型轴流风扇的压升值提高2倍多；4、对比原始模型与优化模型的噪声，分析结果表明，优化模型在叶顶间隙处的涡脱落强度要比原始模型的小，且在叶片尾缘处的涡量值小；优化后的风扇模型噪声降低，在基频处，优化风扇模型叶顶间隙处的声压级比原型风扇模型降低了2.5dB。
【作者】吴泳敏；
【导师】金英子；
【作者基本信息】浙江理工大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】双转子轴流风扇；轮毂比；弯掠角；响应面优化；内部流场；

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