风扇入口堵塞对性能影响有多大？CFD仿真分析与数据解读

随着功耗、电路数量的增加和电子器件封装中真实状态的缩小，风扇的开放区域必须妥协，以保持足够的电子器件空间。

这种提供的可用空间的减少可能会对风扇性能产生深远的影响。在风扇的进口或出口处的堵塞可以极大地改变性能曲线，从在制造商的数据表中给出的性能曲线。

风机的性能曲线一般采用风洞试验，无障碍物。然而，在实际系统中，情况可能不是这样的，用户在依赖制造商的性能曲线时必须小心，特别是在CFD中。

离心风机比轴向风机对入口条件更敏感，如果空间允许，有几种方法可以尽量减少它们。进口涡流或涡度总是导致风扇效率降低的一个原因。

如果旋转是在车轮旋转的方向，压力，体积流量和功率下降。如果空气旋转与车轮旋转的方向相反，则压力、体积流量和功率就会增加。

但是，无论哪种情况，效率都会下降。为了防止涡流，建议使用叶片和分裂器，如图1所示。

由于入口底部的速度比顶部更高，因此产生了一个涡流。导叶和分流板的结合往往使流动更加均匀，打破涡流。

如果可能的话，建议使用钟形口入口，以尽量减少压力损失。使用钟形口可以将压降降低到入口管道速度头的1/20；另一方面，重入式入口造成的入口压力损失是入口管道速度头的0.9倍。

当然，不幸的是，在电子产品的外壳中，这个空间可能不允许这种奢侈。经验法则是保持入口至少1⁄2直径的墙壁。图3显示了墙壁接近度对风扇性能的影响。

图3：空间对风机性能的影响

对汽车轴向风扇的性能进行实验，描述位于下游的发动机缸体对风扇性能的影响。图4为车前引擎盖下的风扇布置示意图。

图4.发动机舱内的风扇总成示意图

在这个图中，风扇在前面被发动机舱堵塞，在上游被一个散热器和一个冷凝器堵塞。为了模拟风扇下游的流量堵塞，将风扇安装在一个增压室和前面的堵塞板上，在B的距离，如图5所示。

假设一个6英寸的风扇（150 mm）位于其开口被堵塞80%的地方。风机总流量为50 CFM（0.0235 m3 /s）。计算因堵塞而导致的压降。

风机面积= 0.0176625 m2

自由面积=20%*风扇面积= 0.0035533m2

V‘ =体积流量/自由面积= 0.0235/0.0035533 = 6.65 m/s

Kse = 2.1，见图9，堵塞率为20%

这是一个相当大的压力降，必须考虑到系统的整体压力平衡。

从前面几段我们得出结论，在设计风扇盘或实现冷却风扇时，必须在使用目录风扇性能进行分析或CFD时小心。

在计算新风机性能时，必须考虑风机的堵塞面积，然后在分析中实施。如果不这样做，可能会导致错误的数据，从而导致系统的故障。

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