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1、微型离心风机内部流动的数值计算分析第27卷第3期2006年6月能源技术ENERGYTECHNOLOGYVol.27??No.3June.??2006研究与探索吴??端,姜彩玲,乔俊生,陈芝久,陈江平(上海交通大学制冷与低温工程研究所,上海200030)摘??要:针对笔记本电脑散热用微型离心风机,利用逆向工程技术获得风机叶片及其蜗壳模型,利用数值计算软件Fluent对其内部流动进行了模拟计算,并将计算得到的风机性能曲线与实验结果进行了比较,结果显示误差在8%以内,同时分析了风机内部流动情况。关键词:微型离心风机;逆向工程;流动;数值分析????中图分类号:TH432??????文
2、献标识码:A??????文章编号:1005??7439(2006)03??0093??03InternalFlowNumericalAnalysisonMicro-centrifugalFanWUDuan,JIANGCai??ling,QIAOJun??sheng,CHENZhi??jiu,CHENJiang??ping(ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai,200030,China)———————————————————————————————————————————————Abstract:Solidmodelofamicro-centri
3、fugalfanusedinnotebookPCwasgotbyreverseengineeringtechnology;basedonthemodel,numericalanalysiswasdonebyCFDsoftwareFluent.Numericalcalculationoffanperformancelinecoincidedwellwithexperimentalresultswiththemaximumerrorwithin8%.Keywords:micro-centrifugalfan;reverseengineering;flow;numericalanal
4、ysis????翅片加风机是目前笔记本电脑中应用最为广泛的一种散热方式,受空间和安装位置的影响,大多采用离心式。随着高性能处理器的使用和用户要求的提高,风机的性能和气动噪音特性越来越受到重视,研究离心风机内部复杂的湍流流动规律以便设计改进的工作受到了关注[1,2]。采用数值仿真技术对风机流场特性进行研究可以避免设计周期长、测试费用昂贵等问题,并且可以方便灵活地改变初始条件、边界条件、及几何边界条件,从而获得整个流场的详细信息[3],受到了欢迎。本文采用逆向工程技术研究分析风机及其蜗壳的流动模型,然后利用数值计算软件FLUENT对风机的流场进行了数值分析,计算结果与实验结果基本吻
5、合。因此,这种数值分析方法可以指导微型风机的研制,并对其结构优化提供理论依据。程中,考虑到某些部件(包括电线沟槽、定子等)远离流动中心区域,对流动影响较小,做了适当简化。———————————————————————————————————————————————图1??实物模型1.1??计算模型研究工作根据逆向工程技术思路,利用测量手段及三维几何建模工具,将原有实物(产品原型或油泥模型)转化为三维数字模型。由于风机外形尺寸较小曲面较复杂,三维几何测量,选择了非接触式的激光测量法对风机正反面和蜗壳部分进行扫描,得到两者的点群数据;再采用标准球定位的方式对上下点群数据拼接得到完整
6、的风机外型。在定位后,对点群进行精简,去除噪音点,然后对风机和蜗壳点群进行光滑处理,处理后的点云图见图2[4,5]。??93??1??数值模拟笔记本电脑散热用的微型离心风机的尺寸远小于通用的离心风机:由于蜗壳的出风口直接与散热器相连,因此蜗壳的出口面比较宽广;风机为双吸入,叶片为后弯式,实物模型如图1所示。在建模过表2??各系数取值C?0.09?r0.95?k1.0C11.44C21.92???1.31.3??边界条件和计算方法———————————————————————————————————————————————由于所研究过程为稳态,因而初始条件任意。所有的外表面:U=
7、V=W=0,为第一类边界条件;计算中的进、出口设定为压力进、出口,把给定大气图2??处理后的风机和蜗壳点云图条件作为压力边界值,给定风机以额定工况下(转速4200r/min)转运,而机壳壁静止(即采用多重旋转坐标系)。为了便于给准边界条件,在进出风口外加了进气延长管道,使其进出口流动为均匀。网格生成采用分区、分块!技术,在叶片表面速度、压力变化剧烈处网格加密以便了解细节,而在流动均匀的进出口延长管道上,采用较为稀疏的网格以节省计算时间,模型网格的总数量为423935。计算中采用SIMPLE算
