微型轴流风扇气动相似特性研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第46卷第4期机械工程学报Vo1．46NO．42010年2月J0URNALOFMECHANICALENGINEERINGFeb．2O10DoI：10．3901，JME．2010．04．116微型轴流风扇气动相似特性研究水王企鲲陈康民(上海理工大学动力工程学院上海200093)摘要：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，

2、其主要原因是微型轴流风扇内部的流动位于R8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RP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

3、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。关键词：相似准则气动性能微型轴流风扇中图分类号：TK121InvestigationonAerodynamicSimilitudeforAxialMicrofanWANGQikunCHENKangmin(CollegeofPowerEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093)Abstract：Axialmicrofaniswidelyusedascoolingequipmen

4、tforelectronicdevicessuchasPCs．Currently,thePCsizebecomessmallerandsmallerwhiletheiroperatingspeedbecomesfasterandfaster,whichcallsforbettercoolingperformanceofaxialmicrofan．Asanimportantandeffectivedesignapproach，thesimilitudedesignhasbeenwidelyusedinthedesignofla唱eandmediumfans，butnotye

5、tinthedesignofaxialmicrofan．Onemainreasonisthattheflowinsidethemicrofanislocatedinnonself-similitudeareaforReynoldsnumber,whichresultsinthepoorperformanceofthemicrofandesignedbythosesimilitudecriterionsthataresurelyeffectiveforthedesignof1a唱eandmediumfans，wheretheflowislocatedinself-simil

6、itudeareaforReynoldsnumber．Byusingthesimilitudeprincipleforaerodynamics，theaerodynamicsimilitudeconditionsforaxialmicrofanareproposed．Comparedtolargeandmediumfansinself-similitudearea，anewcriterioncalled‘chordReynoldsnumber’isproposedandisnumericallyvalidatedwiththediscussionsOllitsapplic

7、abiliandlimitation．Resultsindicatethat‘chordReynoldsnumber’canwellrealizetheaerodynamicsimilitudefortheaxialmicrofanbutitrequiresthattherevolutionspeedoftheimpellershouldbeindirectproportiontothesquareofthereducedscale，SOthereducedscaleofmodelimpellershallnotbetoola