基于Fluent的風扇流場分析及結構參數優化設計

楊 歡 李慶武

（1．常州劉國鈞高等職業技術學校，江蘇 常州 213100；2．河海大學物聯網工程學院，江蘇 常州 213022）

0 引言

冷卻風扇作為汽車發動機冷卻系統的核心部件，其流量直接決定了汽車的散熱性能。傳統的設計通常采用理論公式與現場試驗相結合的方法，或根據經驗對風扇進行設計，存在周期長、成本高以及參數與性能匹配性差等問題[1]。

隨著仿真技術的發展，國內外學者基于計算流體力學（CFD）研究了風扇不同的設計參數對其流量、功率以及效率等氣動性能參數的影響[1-8]。張若楠等[1]基于Fluent分析風扇的3種不同參數對散熱器進風量和風扇有效功率的影響規律。金漲軍[2]基于CFD采用正交試驗法研究葉片安裝角、弦長和拱高對風扇靜壓和功率的影響并對其進行優化。鄭智方等[3]采用正交試驗研究風扇性能，以降低噪聲。由此可見，基于Fluent采用正交試驗法對風扇葉片進行結構參數優化設計可以有效地提高風扇的綜合性能。

該文以提高冷卻風扇的流量為目的，采用UG建立冷卻風扇的三維模型，基于Fluent進行葉片流場仿真分析，并通過風洞試驗進行理論驗證。采用正交試驗法，以背壓為350 Pa時的流量為優化目標，以葉片數量、安裝角以及葉片長度為優化參數，從而優化風扇的性能。

1 風扇流場建模與分析

1.1 風扇流場建模與網格劃分

以某企業某型號冷卻風扇為原型（如圖1所示），采用UG建立簡化后的三維幾何模型。模型主要包括葉片、輪轂和外環3個部分。其中，冷卻風扇的安裝角為35°，葉片數為7，葉片長度為76 mm。……