### 微型计算机CPU散热器中轴流风扇噪声计算方案及优化的知识点
#### 一、微型计算机CPU散热器概述
- **结构组成**：微型计算机CPU散热器主要由轴流风扇与散热片组成。
- **轴流风扇结构**：
- 叶轮：具有一列或多列叶片的工作轮，在本研究中指一列叶片。
- 直流无刷电机转子：叶轮安装于此。
- 轴承系统：支撑叶轮并确保其正常旋转。
- 风扇外框：固定叶轮，并与散热片相连。
- **连接方式**：
- 风扇外框与散热片通过螺钉联接。
- 散热片通过螺柱安装在主板上。
#### 二、研究背景与意义
- **评价标准**：流量、静压与噪声。
- **市场需求**：随着技术的发展，获得大流量与高静压不再是难题，降低噪声成为当前研究的重点。
- **行业现状**：
- 国内多数企业专注于大中型风扇的研发与生产。
- 小型轴流风扇领域自主研发能力不足，多采用逆向工程技术。
- **技术竞争焦点**：噪声控制技术成为企业间竞争的关键因素。
#### 三、轴流风扇基本理论
- **工作原理**：
- 气流沿轴向进入风扇叶轮，经过叶轮加速后沿轴线方向流出。
- 符合连续性方程及伯努利方程。
- 流动特性可通过雷诺数表征。
- **性能参数**：
- **流量**（qx）：单位时间内通过轴流风扇进口截面的气流体积或质量，常用单位为CFM（立方英尺每分钟）。
- **噪声理论**：
- **噪声概述**：轴流风扇在运行过程中产生的声音。
- **噪声评价**：评估噪声强度与品质的标准。
- **心理声学**：研究人耳对声音感知的心理学分支。
- **噪声特性及预测**：分析噪声产生的原因及其传播路径。
- **降噪措施**：包括几何参数优化、外框进出口设计改进等。
#### 四、计算流体动力学及计算气动声学基本理论
- **计算流体动力学**：
- 基于流体力学原理，通过数值模拟方法分析流体流动现象。
- 在风扇设计中用于预测气流分布、压力变化等。
- **计算气动声学**：
- 专门研究气流运动引起的噪声问题。
- 分析噪声源、传播途径及接收者之间的关系。
#### 五、试验方法与CFD建模及仿真分析
- **正交试验设计**：
- 正交表设计用于高效筛选影响因素。
- 特性：每一列中每个数字出现次数相同；不同列间所有可能组合出现次数相同。
- **CFD建模**：
- 建立风扇模型，分析气流动力学特性。
- **仿真分析**：
- 评估不同设计方案下的性能表现，如流量、静压和噪声水平。
#### 六、研究成果与结论
- **三维建模方法**：提出了将平面翼型坐标转换为三维柱面坐标的建模方法。
- **降噪措施**：
- 选择合理的叶轮几何参数。
- 合理设计风扇外框的进出口参数。
- 控制扇叶与风扇外框之间的间隙。
#### 七、总结与展望
- **研究工作总结**：本文结合工程实践，探讨了微型计算机CPU散热器中轴流风扇噪声计算方法与优化策略。
- **未来发展方向**：
- 进一步提高计算流体动力学及计算气动声学模拟精度。
- 探索新材料与新技术在风扇设计中的应用。
- 加强跨学科合作，推动风扇技术的整体进步。
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