优化叶型安装角，降低ＣＰＵ风扇噪音

夏征盛

摘要：随着计算机的普及，计算机带来的噪声污染也给我们生活带来了诸多不变。计算机的噪声主要来自于CPU制冷风扇，而设计人员一直未对风扇的低噪音设计引起足够的重视，致使近年来CPU的速度虽然有大幅度的提高，但是噪声污染并没有显著下降。文章对此进行了探讨。

关键词：噪声污染；CPU制冷风扇；计算机工业

中图分类号：TN306 文献标识码：A

文章编号：1674-1145（2009）05-0158-02

一、概述

随着计算机工业的不断发展，计算机已经进入到我们生活、工作的各个领域。但是随着计算机的普及，计算机带来的噪声污染也给我们生活带来了诸多不变。计算机的噪声主要来自于CPU制冷风扇，而设计人员一直未对风扇的低噪音设计引起足够的重视，致使近年来CPU的速度虽然有大幅度的提高，但是噪声污染并没有显著下降。

影响CPU冷却风扇噪声的因素主要包括以下两点：风扇本身的几何参数和风扇的工作环境。风扇本身的几何参数有：叶片数、轮毂比、叶型安装角、转速、叶片不等夹角布置、叶型和前倾；工作环境的影响体现在：空气流量、叶尖速度、气流阻力、风圈直径等。

本文主要从叶型的安装角出发，利用CFD仿真分析软件FLUENT对CPU冷却风扇进行气动性能仿真，在保证流量

的同时，采用LES（大涡仿真）模型进行噪声仿真，监测风扇的噪声，从而找到降低噪声的优化设计方法。

二、仿真分析

选择某款CPU的制冷风扇，原风扇叶型安装角为17°，通过改变叶型安装角来分析叶型安装角对风扇性能的影响。分六种情况进行分析，叶型安装角分别为11°、14°、20°、23°、26°、29°。为简化起见，将它们分别记为11°安装角风扇、14°安装角风扇、20°安装角风扇、23°安装角风扇、26°安装角风扇、29°安装角风扇。

叶型安装角为11°时，流场分析在迭代了873次后收敛，监测面质量流率为0.1505kg/s，质量流率收敛曲线如图1-1所示；监测点A声级为73.78dB（A），该点1/3倍频程频谱图如图1-2所示。

叶型安装角为14°时，流场分析在迭代了779次后收敛，监测面质量流率为0.2442kg/s，质量流率收敛曲线如图2-1所示；监测点A声级为73.27dB（A），该点1/3倍频程频谱图如图2-2所示。

叶型安装角为20°时，流场分析在迭代了726次后收敛，监测面质量流率为0.4182kg/s，质量流率收敛曲线如图3-1所示；监测点A声级为69.99dB（A），该点1/3倍频程频谱图如图3-2所示。

叶型安装角为23°时，流场分析在迭代了708次后收敛，监测面质量流率为0.5026 kg/s，质量流率收敛曲线如图4-1所示；监测点A声级为73.50dB（A），该点1/3倍频程频谱图如图4-2所示。

叶型安装角为26°时，流场分析在迭代了723次后收敛，监测面质量流率为0.5823kg/s，质量流率收敛曲线如图5-1所示；监测点A声级为75.78dB（A），该点1/3倍频程频谱图如图5-2所示。

叶型安装角为29°时，流场分析在迭代了667次后收敛，监测面质量流率为0.6572kg/s，质量流率收敛曲线如图6-1所示；监测点A声级为78.58dB（A），该点1/3倍频程频谱图如图6-2所示。

不同叶型安装角时风扇质量流率和A声级值见表1-1。

根据上述仿真分析结果，将叶型安装角与质量流率和A声级噪声的关系以图表的形式绘出，分别见图7-1、7-2。

从图7-1可以看出，质量流率随叶型安装角的增大成近乎线性增加，叶型安装角每增大3°，质量流率大约增加0.085kg/s；从图7-2可以看出，A声级噪声在叶型安装角小于20°时呈下降趋势，在叶型安装角大于20°时，A声级噪声急剧上升，所以在对风扇进行优化设计时可以找到一噪声最低点。

三、结论

从以上分析可以看出，质量流率随着叶型安装角的增大而线性增多，A声级噪声随着叶型安装角的增大而出现波动状态，叶型安装角从11°增大时，A声级噪声减小；叶型安装角20°附近达到最小值，尔后叶型安装角再继续增大时，A声级随着一起增大。因为原风扇叶型安装角为17°，所以在对原风扇进行噪声优化时，可以适当地增大叶型安装角。

参考文献

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