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散热风扇扇叶参数对性能的影响

发布者: 寻找答案 | 发布时间: 2018-10-10 17:49| 查看数: 5| 评论数: 0 |帖子模式 |只看大图 |关灯


  客户在选择散热风扇时,大多只关注电流电压功率,风量风速,转速噪音这些常见的参数,对扇叶参数询问甚少,一般也只问下叶片的数量。但扇叶的参数对风扇的风量风速噪音等,都有着重要的影响。机箱机柜,变频器等机器用散热风扇的形状结构,在各种品牌中都较为固定,但在电脑配件,小玩具等领域,风扇的扇叶形状,外观结构就多种多样了。这些各样的形状对散热效果起到哪些作用呢。这里就以CPU风扇为例,现在的台式机的CPU风扇多为12025的直流风扇。  所有需要使用台达风扇散热的电机与电子产品的设计工程师,必须决定一个特定系统散热所需的风量,而所需的风量取决于了解系统的耗电量及是否能带走足够的热量,以预防系统过热的情形发生。


  CPU风扇

  这里介绍几个比较重要的扇叶参数对风扇性能的影响:

  1、叶片曲率:在一定范围内,叶片曲率越大,相同转速下,气体动能也就越大,即风量与风压越大;同时,叶片所受的阻力也越大,要求电机的扭力更大。

  左图叶片曲率较小,右图叶片曲率较大。

  2、叶片倾角:倾角越大,叶片上下表面间压力差越大,相同转速下风压越大;但上表面压力过大,可能产生回流现象,反而降低风扇性能。因此,叶片倾角也应在一定限度内提升。

  风扇9叶的叶片倾角相对于7叶更大一点,大多数7叶风扇的扇叶倾角都较小。

  3、叶片间距:叶片间的距离过小,会导致气流扰动,增加叶片表面的摩擦,降低风扇效率;叶片间的距离过大,则会导致压力损失增大,风压不足。

  左图的扇叶间距大于右图,扇叶间距是指相邻两片扇叶同侧边缘的距离。

  4、叶片数目:各种规格风扇叶片的截面曲线、倾角等基本相若,每片叶片宽度往往取决于扇叶的高度。为了保证叶片间距不致过大,影响风压,径高比较小(即相对较薄)的风扇多采用增加叶片数目的方法弥补。不论叶片数目是多是少,轴流风扇的叶片数目却往往是3、5、7、11等奇数,这是由于若采用偶数片形状对称的扇叶,又没有调整好平衡,很容易使系统发生共振,倘叶片材质又无法抵抗振动产生的疲劳,将会使叶片或心轴发生断裂,因此多设计为关于轴心不对称的奇数片扇叶设计。这一原则普遍应用于包括部分直升机螺旋桨在内的各种扇叶设计中。

  左图的扇叶为7片,右图的扇叶为9片。

  5、叶端间隙:如何调整扇叶与外框之间所存在的间隙是风扇设计中的一大难题。间隙过小会令此间气流与叶片、外框发生摩擦,增大噪音;增大间隙则会由于反激气流等影响而降低风扇效率。

  左图为传统风扇叶端从头至尾与扇框间隙保持一直,右图风扇突破性的改变扇叶端与扇框的距离达到噪音和效率的平衡。

  6、叶片弧度:扇叶除了在截面上具有一定曲率外,在俯视平面内也并非沿着径向笔直延伸,而是向着旋转方向略有弯曲,呈一定弧度。如果叶片沿径向笔直延伸,风扇旋转所带动的气流在出风口一侧将呈散射状,送风距离短,且“力量”不集中;如现行产品版略带弧度,则可保证吹出气流集中在出风口正前方的柱状空间内,增加送风距离与风压。

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