Flotherm高海拔风扇PQ转换：技巧分享

在我的日常工作中，需要经常和客户交换仿真 模型，有的客户甚至是国外的大厂的工程师经常会问为什么我的仿真模型里的风扇PQ和风扇规格里的PQ曲线不一样，为什么在高海拔下风扇的PQ需要转换呢？今天在这篇文章中来解释一下。

1800m和4000m的来源

熟悉服务器的同学，对1800m和4000m海拔的要求应该比较熟悉,那这两个海拔的出处是哪里呢？出自NEBS (Network Equipment-Building System) GR-63 CORE的Altitude，如下图。其中规定通讯设备需要在1800m海拔正常工作，还有更加严苛的4000m海拔正常工作的要求。NEBS也有acoustic的要求，那海拔会影响噪音吗，答案是肯定的，我会在后面的文章中加以解读。

FLotherm高海拔强迫风冷的缺陷

我们常用的Flotherm中，可以在Ambient中设置空气的物性参数 和大气压力 来实现高海拔的设置，但是风扇的参数中，却没有一项能够反映风扇工作的海拔，那我们提出了一个问题，海拔会影响风扇的PQ吗？答案是肯定的。

Fan law and PQ transfrom

我们在教科书中常看到上图（取自Younes. Shabany Heat Transfer: Thermal management of Electronics, Chapter 11），风扇的PQ曲线 会随着海拔的升高而变化，图上曲线显示随着海拔升高，静压会变低，流量反而不会变化，其实这是有前提的，请看下图中的黄色高亮的注解：一定要注意的是只有类似于AC风扇这样的定转速风扇才会有这样的曲线

那我们在通讯电子设备中最常用的还是DC风扇，DC风扇可以用PWM来控制，实现转速的调整，那对于这样的可以调速的风扇，在高海拔下的PQ我们该怎么去转换呢？下面我们引出风扇法则（Fan Laws）.

上图的风扇法则中的式6显示，对于同一个风扇在Free air中（即没有背压 ），空气密度 与转速的三次方成反比，比值为一常数，所以我们可以得到：

风扇的转速与海拔成反比

由式4和式5可以得到：

风扇的流量与海拔成正比

风扇的静压 与海拔成反比

回到文章开头，客户问的问题，我们是不是可以很好的解释呢？

下图是一款台达 的DC风扇，我用了风扇法则对4km海拔下的PQ进行了转换，0海拔与4km海拔下的风扇PQ是有很大的差异的，对于一个用了这款风扇的散热系统来说，有如下的结论：

对于高阻抗的系统，零海拔下的系统流量会比4km海拔下高1-3CFM左右。

对于低阻抗 的系统，零海拔下的系统流量会比4km海拔下低3-6CFM左右，这是非常大的流量提升

Conclusion

经过了上述解释，对于在高海拔下，为什么风扇PQ会改变，且怎么改变，希望同学们应该都有了明确的答案。

鉴于Flotherm的风扇部件没有自动修正高海拔PQ曲线的功能，我建议在日常的工作中，可以把常用的风扇数据整理起来，把海拔下PQ都做转换后再使用。

以上是我个人在工作中经验的总结，如有纰漏欢迎私信我讨论。