[发明专利]一种高风量低噪声风扇扇叶、风扇及扇叶的设计方法

说明书

本发明提供了一种高风量低噪声风扇扇叶、风扇及扇叶的设计方法，采用的方案是：该扇叶包括扇叶本体，扇叶本体为大折转角叶型积迭而成，所述扇叶本体上的两个扇面分别为吸力面和压力面，吸力面和压力面弧度不同，吸力面上发生流体分离的起始位置为分离起始点，分离起始点位于吸力面中后部位置，所述扇叶本体上开设有至少两排小孔，且小孔均位于分离起始点的上游，小孔贯穿压力面和吸力面。风扇包括扇座以及驱动装置，所述扇叶本体具有多个，多个扇叶本体均布在扇座上，所述扇座与驱动装置连接。通过采用大折转角叶型和打孔叶片相结合的扇叶设计方法，可以在获得更高风量和风压的前提下，有效降低风扇所产生的气动噪声，并降低风扇功耗。

技术领域

本发明涉及风扇技术领域，尤其涉及一种高风量低噪声风扇扇叶、风扇及扇叶的设计方法。

背景技术

随着电子产品的高性能化以及社会对于节能降噪的重视程度逐渐增加，风扇作为风冷散热系统的主要元器件之一，对其冷却及噪声等性能提出了更为严苛的需求。为满足电子元器件更高的散热需求，现如今大幅度增加风扇风量的方式主要还是依赖于转速提高，然而，风扇高速旋转必然会直接导致噪声以及耗电量的增加。因此，同时满足高风量、低功耗及低噪声的风扇设计技术已然成为国内外学者和风扇行业工作者的重要研究方向。

现有技术中，以服务器用轴流风扇为例，其噪声主要由气动噪声、机械噪声和电磁噪声组成，常规状态下，相较于气动噪声，机械噪声和电磁噪声强度均较低，可以忽略。气动噪声主要由旋转噪声和涡流噪声组成，旋转噪声为扇叶周期性的拍打周围空气引起气体压力脉动而形成的离散噪声，其强度主要受到转速影响并与转速的6次方成正比，涡流噪声主要表现为涡流在扇叶表面脱落所形成的宽频噪声，其强度主要受到扇叶表面流动分离尺度和强度的影响。目前，在轴流风扇设计当中，增加风量和风压主要可通过提高扇叶负荷及提高扇叶转速实现，然而，风扇扇叶流道内固有的逆压力梯度本就使得低能流体容易发生分离，扇叶负荷的进一步提高会加剧该现象的发生，甚至引起风扇失速，导致气动损失急剧增加，气动效率急剧下降，功耗骤增，同时涡流噪声急剧增加。近几年来，风扇厂商采用过同时增加叶片弦长和叶片折转角来提高扇叶负荷的方式，但是由于弦长增大程度受限，改善效果已经趋于极限。因此，目前大幅度增加风量的主流方式仍然是依赖于转速的提高，但是，如上所述，风扇转速的增加会直接导致旋转噪声急剧增加，同时带来风扇功耗的增加，目前风扇厂商已经尝试采用不等节距扇叶设计方法，从打破扇叶对于流场的周期性拍打角度入手，降低旋转噪声，取得了一定效果，然而由于这种方法破坏了扇叶内部原有的流场分布，因而会对P-Q性能产生一定影响，同时对风扇动平衡设计也提出了很大挑战，导致该设计方法也比较受限。

因此，目前所采用的一些传统优化及新型设计方法仍然无法满足下一代高性能高发热量电子元器件对于风扇的需求，仍需探索一些其余新型风扇扇叶设计技术。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种高风量低噪声风扇扇叶及风扇及扇叶的设计方法，以满足高性能高发热量电子元器件对于风扇的需求。

一方面，本发明为解决上述技术问题提供了一种高风量低噪声风扇扇叶，所采用的技术方案是：该扇叶包括扇叶本体，扇叶本体为大折转角叶型积迭而成（因扇叶本体为三维的形态，而大折转角叶型为二维的形态，其中包含多个大折转角叶型，故将其描述为扇叶本体为大折转角叶型积迭而成），所述扇叶本体上的两个扇面分别为吸力面和压力面，吸力面和压力面弧度不同，吸力面上发生流体分离的起始位置为分离起始点，分离起始点位于吸力面中后部位置，所述扇叶本体上开设有至少两排小孔，且小孔均位于分离起始点的上游，小孔贯穿压力面和吸力面。进一步的，扇叶本体上设置有三排小孔，每排均包含多个间隔设置的小孔。第一排孔流过的高速流体在流动分离发生之前就对其进行流动控制作用，随着流体向下游移动，第二排和第三排孔流过的高速流体持续为低能流体提供能量，可有效抑制吸力面一侧流动分离尺寸和强度。进一步的，扇叶本体的叶型折转角为θ，θ的取值范围为20º ~65º。