叶片圆形尾缘对微型轴流风扇气动噪声的影响

为降低微型轴流风扇气动噪声，将原型风扇直线形叶片尾缘设计成圆弧形，采用大涡模拟(LES)结合FW-H声类比方法对原型及改型风扇进行气动性能和噪声计算，并对两款风扇进行气动性能与噪声试验。数值模拟结果显示改型后的叶轮对降低风扇气动噪声有积极作用，风扇压力会有所下降；试验结果表明：在0.84~1.37 qvs流量区间内，改型风扇较原型相比，静压降低2.5%~4.3%，静压效率最多提升1.9%；改型后的叶轮可使风扇比A声级下降0.63~2.32 dB；在设计工况下，风扇静压下降3%，静压效率提高1.8%，比A声级降低2.3 dB；对两种风扇A计权1/3倍频程图分析发现，圆形叶片尾缘对800~5000 Hz频段的高频尾迹涡流噪声有明显抑制作用。研究结果对微型轴流风扇的气动设计、优化具有一定程度的参考价值。

微型轴流风扇在雷达导航设备、计算机服务器等电子仪器通风散热系统中扮演着重要角色，因其工作环境的缘故，在保证风扇气动性能的同时噪声也是一个重要参数。其中气动噪声是轴流风扇的主要噪音[1]。为降低气动噪音，研究人员从不同方向出发，进行了大量的研究工作，成果颇丰。

针对叶片前缘，孙少明[2]根据长耳鸮翼前缘非光滑形态降噪特性，设计出仿生前缘非光滑轴流风扇叶片，研究表明：仿生轴流风扇最大降噪率为2.52%；陈伟杰等[3]通过实验研究发现：振幅大、波长小的波浪形前缘降噪效果最显著；在叶片表面位置，吕文灿[4]通过在叶片表面添加附加导叶，将风扇噪声降低了3~5 dB，效率提升2%~4%；刘庆萍[5]受生物表面非光滑结构启发，对轴流风扇叶片进行表面仿生处理使得噪声降低2.7 dB；进年来，尾缘锯齿成为备受关注的一种降噪措施，唐俊等[6] [7] [8]通过数值模拟和试验发现：锯齿尾缘主要抑制低频噪声，对高频噪音效果不是很明显；针对叶顶间隙，Quinlan等[9]通过流体可视化、噪音试验发现：二次流是小型轴流风扇产生宽频噪声的主要原因，其中高频噪音主要来源于叶顶间隙中不稳定流动；为改善叶顶的流动情况， 刘刚等[10] [11]在叶片顶部添加叶尖小翼结构， 可兼顾气动性能和低噪声；在叶根角区位置， 张立[12]运用数值模拟手段研究了叶根中空结构对小型轴流风扇气动性能和噪声的影响，研究表明：叶根中空叶轮在710~900 Hz、3553~5600 Hz 等局部频段有降噪效果。

Sharland [13]理论分析发现，轴流风扇气动噪声源属于偶极子声源，并通过频谱分析发现气动噪声源