風扇結構設計原理介紹

風扇在我們所認知的範圍內一般是用來散熱的，通常採用通過散熱銅管、鋁片進行吸風或者吹風，那麼風扇葉片的選擇會對空氣流動走向產生影響，那麼這期為大家分享一篇關於風扇結構設計原理的介紹，非常詳細，可先收藏，留著備用，有空了再看。

以下為正文：

【一】風扇的組成與原理

在扇葉內部置入充有磁性橡膠磁環,形成永磁的外部磁場.通電矽鋼片上兩組線圈,矽鋼片產生磁場,並使用霍爾感應元件同步偵測控制電路,使纏繞矽鋼片上兩組線圈輪流工作.矽鋼片產生不同磁極,此磁極與橡膠磁環產生吸斥力.當吸斥力大於風扇的靜摩擦力時，扇葉自然轉動。由於霍爾感應元件提供同步信號，扇葉因此得以持續運轉。

【二】風扇結構設計的因素

尺寸規格,外觀要求          

風壓風量的要求  

噪音要求  

轉速範圍

風扇輸出功率

環境要求.功能要求等

【三】風扇結構-風扇流場

1，風扇氣流的產生

風扇葉片旋轉，將葉片所在體積內的空氣粒子推動下移，導致此區域進風口處空氣壓力持續下降，出風口處空氣壓力持續上升，造成整個風扇葉片區域的軸向空氣壓力上升關係；因進風口外部空氣壓力大於進風口氣壓，引起外部空氣的補充，而補充的空氣也被葉片向高壓區輸送，造成進風口處氣壓的進一步下降，吸引更多的空氣補充此低壓區，如此循環，直到空氣的補充量等於扇業的輸送量等於出風口的空氣湧出量，達到動態平衡。 

2，風扇是一種把機械能轉變為氣體的勢能和動能的一種動力設備，根據氣流的方向，可以把其分為以下三類：

軸流式：氣流方向與軸線平行，流體沿著扇葉的中心軸向進入扇葉,沿著扇葉的中心軸向流出。

       

 徑流式（離心式）：氣流沿葉輪的徑向於軸線垂直，流體沿著扇葉的中心軸向進入扇葉,沿扇葉徑向流出。

 混流式（斜流式）：氣流方向既有軸向分量又有徑向分量，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。

3，扇葉運作原理

扇葉運作原理是運用柏努利原理,利用扇葉本身的攻角(仰角) ,當風扇啟動的瞬間,在扇葉上方形成一局部的真空,因壓力差的關係,將扇葉上方的空氣,吸入扇葉下方,產生空氣流動的現象,形成強制氣流,也就是達到送風的效果.

4，扇葉翼型種類

1）前彎曲型(前掠翼) :

扇葉翼型沿著風扇運轉方向往前彎曲,運用在鼓風機又稱多翼型扇葉

2）後彎曲型(後掠翼) :

扇葉翼型沿著風扇運轉方向往後彎曲,運用在鼓風機又稱輪機型扇葉

3）徑向型(輻射翼) :

扇葉翼型沿著風扇的中心向外延伸

5，扇葉設計基本方程式

葉輪內的流動是非常複雜的，對於相關的研究也造成了很大的困難，為了簡化研究的難度，我們對於葉輪內的流動引入了以下假設，使問題轉換為一元問題，導出了簡單的方程式描述機器的特性。

1）葉輪的葉片數為無窮多，葉片無窮薄。因此，葉輪內的流動可以看作是軸對稱，並且相對速度的方向與葉片表面相切；

2）相對流動是定常的；

3）軸面速度在過流斷面上均勻分布。

歐拉方程是以質點系動量矩定理為理論基礎，即作用於該質點系的所用外力對同一固定點或固定轉軸的合力矩。

M=qmcu2r2-qmcu1r1

同乘w可得

 Mw=qm (cu2r2-cu1r1)

對於軸流式風扇﹐由於Mw=pthqv=qmgHth, rw=u，gHth=hth上式化簡

gHth=hth=u(cu2-cu1) 

（1）流體所獲得的理論揚程H，僅與流體在葉片進口和出口的速度有關，而與流體在葉輪內部的流動過程無關。

（2）流體所獲得的理論揚程H，與輸送的流體的種類無關。無論輸送何種流體只要進出口速度三角形相同，都可以得到相同的液柱或氣柱高度

 伯努力方程式是能量守恆和轉換定律的一種形式，實質是氣體進出管路中，葉片通過對氣體做功，改變氣體所具有的能量﹐包括內能和宏觀的動能和勢能。具體用一下公式表示即

hth =h2-h1+(c2²-c1²)/2+g(z2-z1)

ws—葉片對氣體所做的功

h----內能

c² /２—動能

gz—勢能

在軸流風扇中，由於氣體位能很小，可不計。上式簡化為

hth =h2-h1+(c2²-c1²)/2　　

在扇葉設計中﹐壓力是一個重要的參數﹐為此根據h=p/ρ引入了壓力值﹐上式變為

hth =p2/ρ2-p1/ρ1 +(c2²-c1²)/2 

在風扇的進出口﹐由於壓力變化不大﹐可作為不可壓縮流體即 ρ1 = ρ2 =ρ ,上式變為　

hth =(p2-p1)/ρ +(c2²-c1²)/2  

說實話，網上找的計算公式完全看不懂，後期有公式詳解再分享，有興趣的也可以網上找找，要是有高手懂得也可以下方留言告知，感謝分享！

軸流式風扇應用：Power supply , Case , UPS , CPU Cooler ,音響等家電產品

離心式風扇應用：鼓風機, NoteBook

斜流式風扇應用：VGA , CPU Cooler

【四 】扇座類

有外框，用於標準風扇，靜翼風扇

無外框(腳座)用於VGA & NoteBook用風扇

【五】軸承的定義

當兩個組件有相對運動時廣義來說就構成了軸承,軸承(bearing)是用來支撐,減少摩擦以及承受負載的裝置,它與其他的旋轉機件有面,線或點的接觸,而摩擦則隨接觸面的相對運動而產生.儘量減少摩擦與磨損同時佔越少的空間與便宜價格,是被期望的.

軸承的分類，一 是滑動接觸軸承(sliding contact bearing) .另一種則是滾動接觸軸承(rolling contact bearing) .

1，滾動軸承分為:

一是點接觸滾動軸承,如滾珠軸承( ball bearing ) ,滾珠軸承可承受徑向負載,推力負載或兩者的合成負載 .

 

另一是線接觸滾動軸承,如滾柱軸承( roller bearing ) ,滾柱軸承可承受更大的徑向負載.

2，滾珠軸承的預壓

滾珠軸承在運轉時,滾珠軸承的滾珠與內環,外環及上下分隔承件有間隙,在內部空間裡,當沒有任何外力施加在滾珠軸承時,造成滾珠在自由空間運作,形成撞擊等不規律的現象,而產生噪音,為消除撞擊等不規律的現象,在滾珠軸承的軸向施與適當的力量,將軸向間隙減少而達到降低噪音的效果 .

3，滑動接觸軸承

滑動接觸軸承運用在信息產品即為含油自潤軸承,一般為多孔性含油自潤軸承. 是利用粉末治金技術將金屬或非金屬微粉材料鍛燒，而成為結構不連續形狀的軸承.此軸承以潤滑特性的流體填塞其孔隙，含油率在15%-25%之間。

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