4.2. 模塊內(nèi)流場(chǎng)的均勻程度
如圖7、8、9、10、11、12、13，它們分別是在不同距離的前提下，風(fēng)扇的中截面速度分布圖。由于在建模過(guò)程中，考慮到這是風(fēng)扇吹風(fēng)冷卻，風(fēng)扇swirl對(duì)流場(chǎng)的影響較大，因此在模型中打開(kāi)風(fēng)扇的swirl參數(shù)設(shè)置。
從下列的速度分布圖中可以看出：在吹風(fēng)條件下，風(fēng)扇swirl對(duì)流場(chǎng)的影響是非常顯著的，并且其流場(chǎng)的均勻程度隨風(fēng)扇距散熱器間的距離有較為顯著的變化。相比較而言，在風(fēng)扇距散熱器間的距離為25.0~75.0mm間，流場(chǎng)均勻程度與該距離的相關(guān)度較該距離為75.0~175.0mm時(shí)大。隨著距離進(jìn)一步的增大，散熱器齒間和散熱器入口的流場(chǎng)都變得更加的均勻，散熱器的效率得到進(jìn)一步的提高。當(dāng)該距離達(dá)到或超過(guò)冷卻風(fēng)扇的一個(gè)外形直徑時(shí)，從圖12、圖13中可以看出，在全域上可以認(rèn)為流場(chǎng)的分布已經(jīng)達(dá)到幾乎理想的狀態(tài)。
圖7、距離為25.0mm時(shí)風(fēng)扇中截面的速度分布圖
圖8、距離為50.0mm時(shí)風(fēng)扇中截面的速度分布圖
圖9、距離為75.0mm時(shí)風(fēng)扇中截面的速度分布圖
圖10、距離為100.0mm時(shí)風(fēng)扇中截面的速度分布圖
圖11、距離為125.0mm時(shí)風(fēng)扇中截面的速度分布圖
圖12、距離為150.0mm時(shí)風(fēng)扇中截面的速度分布圖
圖13、距離為175.0mm時(shí)風(fēng)扇中截面的速度分布圖
5．結(jié)論
在實(shí)際應(yīng)用中，受到產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)布置、外形尺寸等相關(guān)因素的限制，冷卻風(fēng)扇與散熱器間的距離不可能得到任意滿足。那么，如何合理、經(jīng)濟(jì)地確定風(fēng)扇與散熱器間距離的大小，如何平衡諸多因素間的矛盾呢？我們必須從引起該結(jié)果差異的原因中進(jìn)行分析，找出一個(gè)折衷的方法來(lái)較為合理、經(jīng)濟(jì)地確定該距離的大小。
仔細(xì)分析造成流場(chǎng)不均勻的原因，其關(guān)鍵的因素就是：一方面，由于實(shí)際風(fēng)扇中HUB的存在，使冷卻風(fēng)從風(fēng)扇環(huán)形的截面吹出，從而在風(fēng)扇HUB的下游區(qū)域形成不均勻地流場(chǎng)分布；另一方面，軸流風(fēng)扇的工作原理迫使流經(jīng)該風(fēng)扇出口截面的流體，呈旋轉(zhuǎn)狀態(tài)流向下游。實(shí)際上，在保證流體流出風(fēng)扇后一定距離的情況下，這種旋轉(zhuǎn)效果是能夠促進(jìn)流體間的混合，從而形成一個(gè)比較均勻的流場(chǎng)分布，如圖12與圖13所示。結(jié)合圖7~圖13風(fēng)扇中截面速度分布圖與溫度監(jiān)控點(diǎn)隨距離的變化關(guān)系曲線（圖3~圖6），我們可以看出，當(dāng)風(fēng)扇距散熱器為一個(gè)風(fēng)扇的HUB直徑時(shí)，由于HUB存在而導(dǎo)致的不均勻流場(chǎng)可以得到較大程度上的改善，雖然流場(chǎng)分布還是存在一定程度上的不均勻，但是表現(xiàn)在散熱器上功率元器件的殼溫，卻沒(méi)有顯著的變化，從而形成這一漸近的變化趨勢(shì)曲線。由此我們可以得出以下結(jié)論：
1、 風(fēng)扇強(qiáng)迫吹風(fēng)冷卻時(shí)，在冷卻風(fēng)扇出口下游處，造成流場(chǎng)不均勻的主要因素主要是風(fēng)扇HUB的存在，其次才是流體流經(jīng)軸流風(fēng)扇后的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)。
2、 該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，為了能夠獲得散熱器的最大散熱能力，我們必須要保證冷卻風(fēng)扇出口截面與散熱器間的距離至少大于一個(gè)風(fēng)扇HUB的直徑。但是，一旦該距離超過(guò)一個(gè)風(fēng)扇的外形直徑后，對(duì)下游流場(chǎng)均勻程度的貢獻(xiàn)已經(jīng)微乎其為，可以不用考慮該因素造成影響散熱器散熱能力這一因素。
3、 如果在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，無(wú)法保證冷卻風(fēng)扇出口截面與散熱器間的距離至少大于一個(gè)風(fēng)扇HUB的直徑，則必須要求在風(fēng)扇與散熱器間安裝整流柵。
標(biāo)簽： 點(diǎn)擊： 評(píng)論:
