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散热风扇扇叶参数对性能的影响.doc

1、 扇叶参数对性能的影响 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。 左边猫头鹰NF-P12叶片曲率较小,右边安耐美火蝠叶片曲率较大。 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

2、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NF-S12B的扇叶间距大于右侧NF-P12,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、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

3、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。 左图的猫头鹰NF-S12扇叶为7片,右侧NF-P12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,右侧的NF-S12B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

4、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。 左边EVERFLOW 的风扇弧度较右边台达风扇弧度更大。 7、电机直径:由于电机与轴承的存在,轴流风扇主轴所在的中心部分难免一定无气流通过的盲区,主轴直径便决定着此盲区的大小。主轴直径的大小则主要取决于风扇电机的功率——大功率的电机需要更大的定子绕组线圈,必然占用更多的空间,在无法纵向扩展(增加高度)的情况下,便只好横向扩展(增大面积)。 NMB-B19 额定功耗为2.64W,猫

5、头鹰NF-P12 额定功耗1.08W。因此B19的电机直径大于P12。 8、叶片光滑度:这是一项非设计因素影响的指标,基本上取决于生产者的模具成形与后期处理工艺。在设计曲线之外,叶片上的不平整会在旋转中产生紊流,增加摩擦,降低风扇效率,折损风扇性能,增大工作噪音。 从叶片光滑度来讲,左图酷冷至尊的UV扇是光滑扇叶的代表,右侧的NF-S12B表面有些许颗粒感。 噪音 在现在的DIY领域里,玩家们越来越在乎PC整机的工作噪音,而噪音的最大来源之一就是风冷散热器。风冷散热器的工作噪音主要有三个来源:轴承的摩擦与振动、扇叶的振动、风噪。 1.轴承的摩擦与振

6、动:不但产生噪音,而且影响性能,缩短器件寿命。 2.扇叶的振动:一般采用塑料制作的风扇扇叶具有一定的韧性,可以承受一定程度的物理形变,同样也会在推动空气过程中因受力发生振动,但幅度一般较小。另一种较为严重的振动则是由于扇叶质量分布不均,重心与旋转轴心存在偏心距所致。 3.风噪:流动的空气之间互相冲扰,与周围物体发生摩擦,叶片对气流的分离作用,周期性送风的脉动力等,都会产生噪音。空气流速越快湍流越多,往往风噪也越大,而且会随着风速的提高呈加速度增大。普通的轴流风扇会在扇叶与外框间的空隙处产生反激气流,产生较大风噪的同时,更会对风量造成不利影响。另外,同款风扇噪音与转速成正比,叶端间隙越小产生的噪音也越大。 寿命 风扇的寿命一般取决于轴承寿命、定子绕组线圈寿命、电子元件寿命三者。轴承在这三者之间是寿命最短的,也就是说一款风扇的轴承的工作寿命决定着风扇的寿命,轴承的类型又是决定轴承寿命的关键。

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