離心風扇
關注創建者：湍流實驗室 創建時間：2020-04-21
離心風扇的視頻教程
基于icem+fluent涵道風扇離心風扇氣動仿真
（非結構網格，ansys 17版本） 離心風扇的部分包括模型處理和網格劃分，fluent設置簡單進行了介紹，可以參照涵道風扇的設置，方式是一致的，以及后處理部分。因此，未做贅述。 學習和購買過程中有任何疑問，請隨時溝通，視頻涉及的所有文件在附件中，請一起下載！
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基于Fluent的離心風扇及風機流量仿真分析
本視頻教程主要是講解離心風機/風扇的流量仿真，通過Spaceclaim進行幾何模型的前處理及修復，流體域和旋轉域的建立，然后通過fluent meshing進行非結構化的網格劃分，對網格質量進行改善，再通過fluent進行求解設置和計算，最后進行后處理；本課程會提供源文件模型3D及幾何處理好的模型文件。
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基于Fluent的離心風扇及風機氣動噪聲FWH仿真分析
本視頻教程主要是講解離心風機/風扇的氣動噪聲仿真分析，通過fluent的FWH模塊來仿真氣動噪聲，Spaceclaim進行幾何模型的前處理及修復，流體域和旋轉域的建立，然后通過fluent meshing進行非結構化的網格劃分，對網格質量進行改善，再通過fluent進行求解設置和穩態計算，再開啟瞬態計算，開啟聲學模塊采用FWH做氣動噪聲仿真分析，最后進行后處理；本課程會提供源文件模型3D及幾何處理好的模型文件
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離心風扇的實例教程
目標：建立離心風扇的三維模型
方法：通過拉伸，凸臺，拔模，草圖，加強筋，實例特征等命令的綜合運用建立模型。
步驟：第一步，用圓柱體命令建立風扇底座。圓柱體底面直徑為200mm，高度為2mm，見下圖。
圖1風扇底座
第二步，運用凸臺命令建立風扇主軸，凸臺直徑為80mm，高度為60mm，如圖2。接著對其進行拔模，拔模角度為15°，如圖。
圖2建立主軸
圖3拔模效果
第三步，運用凸臺命令在主軸上建立頂部特征，凸臺直徑為20mm，高度為5mm，如圖4。接著用三角形加強筋加固凸臺，如圖5。
圖4凸臺效果
圖5建立加強筋
第四步，對上述建立的模型進行抽殼處理，厚度為2mm，如圖6所示。接著，在頂部建立孔特征，孔直徑為10mm，如圖7。
圖6抽殼效果
圖7孔特征
第五步，在底面建立草圖，如圖8，并進行拉伸，拉伸高度為70mm，如圖9。接著，運用實例特征對剛才拉伸建立的特征進行圓形陣列，數量為30，如圖10。
圖9拉伸效果
圖10圓形陣列效果
第六步，運用偏置曲線及拉伸命令建立扇葉的頂部。偏置曲線的偏置距離為70mm，如圖11。拉伸的高度為2mm，偏置距離為25mm，如圖12。
圖11偏置曲線
圖12拉伸效果
第七步，通過拉伸建立開口特征，拉伸距離10mm，偏置距離為2mm，如圖13。
圖13建立開口特征
第八步，對相關的邊進行倒圓角，如圖14。最終的效果如圖15。
圖14倒圓角
展開 舉個例子，我們今天就要搜索“離心風扇的噪音”的相關文獻（在搜索之初，我們可能都不知道離心風扇還分成前向風扇，后向風扇，徑向風扇）。首先要確定搜索的物品的大類。這一步要求我們盡可能的找到該物品的各種名字。以離心風扇為例。中文：離心風扇，離心風機，等。英文：centrifugal fan, centrifugal blower, 等。確定好物品以后，我們要確定研究的類型。你是研究離心風扇的噪音。那么關鍵字就是噪音和氣動噪音。英文：noise, aerodynamic nosie, acoustics,或者是aeroacoustics。有了這些認知，你要搜索的“離心風扇的噪音”就變成了“離心風扇的噪音”“離心風機的噪音”“離心風扇的氣動噪音”“離心風機的氣動噪音”“noise of centrifugal fan”“noise of centrifugal blower”“centrifugal fan noise”“centrifugal blower noise”“aeroacoustics of centrifugal fan”“aeroacoustics of centrifugal blower”等等關鍵詞的組合了。
待確定好了關鍵詞就可以利用他們搜索論文了。這一步不需要你把上一步全部的名字都用進去。你隨便找幾個你認為有代表性的名字，放在搜索引擎中試一下。記得把搜索的年份限定一下。我一般使用近5年或近10年作為年份的篩選條件。因為研究年份近的都是最新的研究成果。有些小伙伴會有疑問了，那以前的經典就不看了嗎？不是的，經典的老文章十有八九都會在這些新文章的文獻里出現。所以不用擔心會錯過。一般找個3-5篇引用數比較高的文獻就可以了（技巧：網頁翻個5頁就差不多了。這里面應該能有50篇文章了。不要找同一批作者的文章。要找不同作者的文章。
展開 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。
展開 3.3 蝸殼外型對集電環冷卻離心風扇性能的CFD研究
風扇蝸殼的作用是將離開葉輪流出的氣體按一定方向導出，并將氣流的部分動壓轉變為靜壓。為了制造方便，離心風扇的機殼普遍采用矩形截面。在離心風扇中，蝸殼寬度B一般是不變的，而且有可能為葉輪寬度的數倍。因此，氣體流出葉輪后，由于流道截面突然增加，流速急劇改變，因此將產生損失；同時，由于氣流方向與蝸殼的相互作用，在蝸殼內會產生沖擊、二次流及漩渦等，由此也會產生相應損失。
本文中的集電環冷卻離心風扇采用的是方型外罩，對風扇的性能影響是明顯的。為此，作者采用了試驗和數值模擬兩種方式對其進行了研究。
根據試驗測得的數據，將模型風扇分別采用蝸殼外罩和方型外罩時的全壓流量特性曲線繪制如下圖9所示：
圖9 模型風扇全壓流量特性曲線對比
由上圖9可以看出：相同的試驗條件下，風扇采用方型外罩和依據一元理論設計得到的蝸殼外罩，二者性能差別明顯：采用蝸殼外罩時，風扇的最大流量可達0.63m3/s，此流量工況下對應的全壓值為1637.8Pa；而采用方型外罩最大流量只能達到0.29 m3/s，此流量工況下對應的全壓值為390.7Pa。采用方型外罩能達到的最大流量只有蝸殼外罩的46%,而在此最大流量工況下所能達到的全壓值只有蝸殼外罩的23.9%。
再比較相近流量工況點的性能：如二者都在流量約為0.24 m3/s的工況點下運行，采用方型外罩全壓升只能達到620Pa多一些，而采用蝸殼外罩則可以達到大約2150Pa,相差是非常明顯的，前者只有后者的28.8%。
展開 主動散熱（強制風冷）
即強制對流的方式散熱，具體來說是就是采用風扇進行強制風冷。相較于被動散熱，主動散熱的優點是散熱效果大大提升，缺點是增加成本，產生了噪音問題，以及風扇性能在長期使用下存在不穩定的風險。
若必須采用強制風冷的情況下，如何選擇風扇成為關鍵。風扇主要分為兩種，軸流風扇（axial fan）和離心風扇（radial fan），我們并非風扇廠家，故本文僅供讀者做一些基本了解：
（左）軸流風扇 （右）離心風扇
軸流風扇的特點是噪聲小，流量大，風壓低。離心風扇的特點剛剛好相反。離心風扇雖然嚴格意義上講，更適合風阻大的場合，比如筆記本電腦中，但是兩者的實際使用中并沒有特別嚴格的界限。
散熱問題的仿真
散熱問題的仿真，本質上來說是對熱流固耦合（FSI）問題的求解，并且往往涉及整機結構，尤其對于強制風冷而言，因其涉及到湍流模型，更是復雜。這也無可避免使得設計師對精度有所擔憂，盡管如此，在工程應用中，合理運用好仿真工具，仍然是十分必要的設計手段。
軟件的選擇
在電子產品散熱領域，應用最廣泛的是西門子的FLOTHERM軟件，此外，ANSYS的ICEPAK應用也很廣泛。具體采用什么軟件，主要看自身的需求。
展開 
離心風扇的最新內容
/軸流風扇噪聲演示模型；</p><p>3.噪聲信號處理。
電子散熱模塊的前處理功能具備電子設備的智能原件模型（包括：立方體、斜面、平面流動阻尼、平面（可建孔）、機箱/薄壁機箱、熱源、孔、組合體、平面熱源、圓柱體、電路板、軸流風扇、棱柱、芯片、平面風扇、管道、散熱器、開口流動、離心風扇、流動阻尼、鼓風機、空調、半導體制冷器、平面區域、回風面、監控點、多孔板、出風面、體積區域、雙熱阻封裝模型、熱網絡模型），能夠快速準確地完成各種電子散熱場景的建模。
基于icem+fluent多旋翼無人機氣動仿真
https://www.yqgqt.org.cn/video/c11700
六折
基于icem+fluent飛機氣動仿真
https://www.yqgqt.org.cn/video/c12635
六折
基于icem+fluent涵道風扇離心風扇氣動仿真
例如，2023 R2將多GPU（multi-GPU）支持擴展到了滑移網格、可壓縮流和渦流耗散模型燃燒仿真，這意味著現在可以使用Ansys? Fluent?多GPU求解器對內燃機、離心泵和風扇、渦輪增壓器和壓縮機、攪拌槽和反應器以及液壓機械進行增壓分析。
本文提供了在Simcenter STAR-CCM+ 3D-CAD中對離心風扇進行參數化建模的示例。從下面的動畫可以看到參數化模型生成的各種設計。本文最后附帶有3D-CAD模型的仿真文件。下面列出了如何在Simcenter STAR-CCM+ 3D-CAD中構建參化數模型的詳細說明。
注：需要參考User Guide，先熟悉并掌握3D-CAD的基本操作。
合理設計電機的結構
(1)正確選用風扇材質和結構：單向旋轉的高速電動機，可采用流線型后傾式離心式風扇，對離心式風扇，帶倒向環的比不帶倒向環的噪聲低;此外，盆式風扇比大刀式風扇噪聲低;鋁質風扇比尼龍風扇噪聲低。
(2)改進風路：加大風扇外緣與風扇罩或端面內腔間隙，取消風道中的障礙，使風流方向平滑，可改善噪聲。
(3)定子繞組采用合理的短距。
離心式壓縮機，也稱為離心式風扇或鼓風機，主要用于壓縮目的。附在旋轉葉輪上的徑向葉片將空氣吸入裝置的中心。它們非常適合高壓應用，其高效設計可以節省能源。等熵效率和葉片載荷是這些壓縮機設計中的關鍵因素。包括空氣動力學和結構目標在內的多物理場方法將確保獲得最佳結果。簡化設計流程并最大限度地減少迭代次數可以實現實用、資源高效的設計。這縮短了上市時間并提高了設計過程的整體效率。
OverSet方法原理
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案例演示：小型離心風扇噪聲
將原始CAD轉為STL面網格。由于風道內部的一些凸起或臺階等小特征對噪聲影響比較敏感，保留這些小特征。
無外殼模型
? 單一葉片間的流路模型
假設各個葉片之間的流動狀態為周期軸對稱
仿真結果與實驗結果的比較
【對象】不含外殼
選擇不同葉片內徑/高度，吸入口高度等三種離心風扇（如下表 A, B, C)
實測值與仿真結果的趨勢一致
小結
風扇主要分為兩種，軸流風扇（axial fan）和離心風扇（radial fan），我們并非風扇廠家，故本文僅供讀者做一些基本了解：
（左）軸流風扇 （右）離心風扇
軸流風扇的特點是噪聲小，流量大，風壓低。離心風扇的特點剛剛好相反。
