FloEFD熱仿真分析之模型簡化（二）

CAE白堤

風扇是一種流動邊界條件，可以再未指定邊界條件或調入邊界條件或熱源的所選固體表面上指定風扇。

風扇類型

根據風扇的出風方向，一般風扇分為軸流風扇、離心風扇和混流風扇；

軸流風扇：

流體沿著扇葉的中心軸向進入扇葉，沿扇葉的中心軸向流出；軸流風扇的特點是風量大、風壓低，適合于系統壓力損失相對較小的場合；

離心風扇：

流體沿著扇葉的中心軸向進入扇葉，沿扇葉徑向流出；離心風扇的特點是風量小、風壓高，適合于高系統阻抗特性及氣流進出方向垂直的場合。

斜流風扇：

流體沿著扇葉的中心軸向進入扇葉，沿扇葉軸向及扇葉徑向流出；

根據風扇所處的位置，一般風扇分為外部風扇、內部風扇

外部風扇：

外部風扇包括入口風扇和出口風扇，入口風扇的流動方向是從風扇到流體，出口風扇的流動方向是從流體到風扇；FloEFD將環境壓力條件定義為入口風扇的總壓和出口風扇的靜壓；

內部風扇：內部風扇具有出口面和入口面

風扇特性：

風扇特性主要涉及風量、靜壓、風扇特性曲線

風量Q：是指扇葉每分鐘可吹動的空氣體積，單位立方尺/分（CFM）；

靜壓P：是指風扇運轉時所吹出的空氣如果不能自由流動所產生的壓力，單位mmH2O；

風扇特性曲線（PQ曲線）：風壓與風量之間的關系；軸流風扇特性曲線相對而言比較平坦，一般建議使軸流風扇的工作點處于特性曲線的右側區域。離心風扇特性曲線相對而言比較陡峭，一般建議工作點處于特性曲線的左側區域。

風扇串聯與并聯

風扇串聯：就是串列使用兩個及兩個以上的風扇；兩個風扇串聯產生的靜壓，在零風量條件下可達兩倍，但是在自由空間的情況下，并不能增加風量，只有在較高靜壓系統下，可 增加風量；

風扇并聯：就是并列使用兩個或兩個以上的風扇。兩個風扇并聯所產生的風量體積，僅在自由空間條件下，為單一風扇風量的兩倍，而當并聯風扇應用于較低靜壓系統下，可以增加風量。

風扇簡化

FloEFD中的風扇是將風扇模擬為創建體積或質量流量的理想設備。一般可以把風扇應用于封蓋封閉的入口或者出口開口的模型面上，而把詳細的風扇模型刪除或抑制。

操作：插入-【風扇】

在類型下選擇風扇類型：

外部入口風扇：此風扇類型創建流入模型的入口流量并作為入口邊界條件。在模型中最初安裝風扇的地方，為封閉入口開口的封蓋的內部面指定外部入口風扇條件；

外部出口風扇：此風扇類型創建流出模型的出口流動并作為出口邊界條件。 在模型中最初安裝風扇的地方，為封閉出口開口的封蓋的內部面指定外部出口風扇條件。

內部風扇：。此風扇類型在模型內模擬內部風扇，并選擇一組面作為入口，另一組面作為出口。由于內部風扇的兩端均與計算域內的流體接觸，因此根據所選風扇的特征，兩端之間的流體靜壓差控制著穿過風扇的流體通道。

風扇工程數據庫：FloEFD自帶的風扇數據庫，如沒有可自己根據風扇的特性曲線創建風扇；

在瞬態分析時候，通過設置切換來控制風扇的開關；熱動力參數和湍流參數一般不做修改；目標可根據需求設置關注的參數；

另外，降級很實用，往往供應商提供的理論風扇特性曲線與實際曲線有一定的差異，可設置對應的系數；

風扇選擇需要考慮的一些因素：

所需的空氣流量：系統的阻抗的影響，為了達到最大流量，應盡量減少障礙物，但有時需擋風板引流到某些部件上，避免回流；

交流或直流風扇：現在一般需用直流風扇，因為其壽命長，功耗低，此外，其速度與電壓稱正比，方便風量控制；

電壓：一般12V和24V，優選高壓，這樣電流和功耗都更低；

速度：風扇產生噪音的頻率和幅度隨著轉速的增加和增加，盡量選擇低速電機；

預期壽命：鎖定轉子且能重新啟動并正常運行；

噪聲影響：盡量使用最大的風扇，避免共振，避免高速區障礙物；

入口風扇或出口風扇：有灰塵要求，選擇入口；通風口面積至少比風扇開口大50%；

文章作者：白堤，碩士，有限元設計圈主編，就職于國內某知名企業，主要從事熱設計仿真工作。大佬們都還在努力，更何況自己還只是個學習者。希望通過微信公眾號拋磚引玉，結交更多志同道合的朋友。仿真之路漫漫其修遠矣，我將上下而求索。