一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法技术

发布时间：2025-05-09 23:07

定期回顾和调整工作方法以优化效率 #生活技巧# #工作效率#

本发明专利技术涉及风扇性能优化技术领域，特别涉及一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法，本发明专利技术在前期研究基础上，以影响风扇性能的几个常见结构参数，叶片数、叶顶间距以及叶片轮毂比作为设计因素、风扇的效率和气动噪声声压级为优化目标，基于响应面法和熵权法提出了适用于小型轴流风扇的多目标优化策略，并开展了优化叶型的气动性能和内部流场研究，总结出一种适用于小型轴流风扇的多目标优化策略，既能提升风扇的效率，又能降低风扇气动噪声，并为其他类型的旋转机械的多目标性能优化提供一定的参考。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风扇性能优化，特别涉及一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法。

技术介绍

1、风扇是在生产实践中广泛应用的一种传输气体的叶轮机械设备，具有安装方便、设备简单、可靠度高及成本低等特性。随着电子通信产品日益向集成化、大功率化方向发展，风扇产生的热量急剧增加，向外界传递的噪声能量也一直居高不下，已经严重影响到电子通信产品的使用寿命和使用环境。在很多情况下，小型轴流风扇既是电子通信产品的所有电子部件中对噪声最主要的贡献者，也是电子通信产品散热的主力军。小型风扇的气动性能和噪声能量分布直接关系到电子通信产品的散热性能和噪声状况。

2、风扇的噪声问题近几十年来受到人们越来越多的关注，一方面是因为人们对工作环境和生活品质的要求越来越高，另一方面是由于电子通信科技的迅猛发展导致风扇的散热能和噪声等级满足不了电子通信产品的急切需要。通过降低风扇转速来达到降低风扇噪声的方法由于引起了风扇气动性能的下降而使得该方法难以得到广泛应用。

3、目前发现单一结构参数对风扇静特性和气动噪声的影响很难做到两全其美，既能提升风扇的效率，又能降低风扇气动噪声，然而追求高效率低噪声的风扇性能一直是众多研究工作者的目标。

4、因此，有必要提供一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法。

2、本专利技术提供的一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法，具体

3、s1、确定多个结构参数为设计因素，并根据单一结构参数的数值计算结果来确定设计因素的取值范围；

4、s2、根据响应曲面的box-behnken设计要求，完成多组风扇模型，并针对上述多组风扇模型开展定常流场计算以及噪声模拟计算，得到不同风扇模型的静压效率以及气动噪声值；

5、s3、对上述试验数据进行多元回归拟合，根据公式1建立以风扇静压效率为响应值的多元线性回归模型；

6、s4、对s2中的试验数据进行多元回归拟合，根据公式2建立以风扇气动噪声值为响应值的多元线性回归模型；

7、s5、采用归一化方法对风扇静压效率和风扇气动噪声值进行处理，并根据各个指标的权重系数来建立多目标的优化函数f；

8、s6、对优化函数f的试验数据进行多元回归拟合，得到有关优化函数f和设计因素之间的响应面模型计算公式，并通过优化函数f的最大值来确定上述设计因素的取值，接着进行结构建模，最终形成优化叶型。

9、优选的，所述s1中确定多个结构参数为设计因素中的结构参数分别为叶片数、叶顶间距以及叶片轮毂比，所述s1中设计因素的取值范围分布为叶片数为7到11，叶顶间距为1mm至2mm，叶片轮毂比为0.30至0.49。

10、优选的，所述s3中公式1具体为：

11、y1＝-43.27592+8.70911x1+16.62068x2+107.73850x3-0.23750x1x2+0.026316x1x_3+0.42105x2x3-0.45119x1^2-4.83900x2^2-133.21330x3^2

12、其中y1为风扇静压效率，x1为叶片数，x2为叶顶间距，x3为叶片轮毂比。优选的，所述s4中公式2具体为：

13、y2＝53.64014-0.15779x1-7.71726x2-54.63463x3+0.10500x1x2-0.19737x1x_3-2.31579x2x3+0.052437x1^2+2.40900x2^2+79.75069x3^2

14、其中y1为风扇气动噪声值，x1为叶片数，x2为叶顶间距，x3为叶片轮毂比。

15、优选的，所述s5中采用归一化方法对风扇静压效率和风扇气动噪声值进行处理，并根据各个指标的权重系数来建立多目标的优化函数f具体公式为：

16、

17、

18、f＝ab1+bd2

19、优选的，所述优化函数f的权重系数a和b的取值利用熵权法来确定，并依据熵权法的基本步骤确定风扇静压效率和噪声值的权重系数分别为a＝0.524；b＝0.4，将权重系数a和b代入公式，即可确定多目标优化函数f的表达式为：

20、f＝0.5240d1+0.4760d27

21、优选的，所述优化函数f和设计因素之间的响应面模型计算公式具体为：

22、

23、与相关技术相比较，本专利技术提供的一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法具有如下有益效果：

24、本专利技术在前期研究基础上，以影响风扇性能的几个常见结构参数(叶片数、叶顶间距以及叶片轮毂比)为设计因素、风扇的效率和气动噪声声压级为优化目标，基于响应面法和熵权法提出了适用于小型轴流风扇的多目标优化策略，并开展了优化叶型的气动性能和内部流场研究，总结出一种适用于小型轴流风扇的多目标优化策略，既能提升风扇的效率，又能降低风扇气动噪声，并为其他类型的旋转机械的多目标性能优化提供一定的参考。

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【技术保护点】

1.一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法，其特征在于，具体步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法，其特征在于，所述S1中确定多个结构参数为设计因素中的结构参数分别为叶片数、叶顶间距以及叶片轮毂比，所述S1中设计因素的取值范围分布为叶片数为7到11，叶顶间距为1mm至2mm，叶片轮毂比为0.30至0.49。

3.根据权利要求1所述的一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法，其特征在于，所述S3中公式1具体为：

4.根据权利要求3所述的一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法，其特征在于，所述S4中公式2具体为：

5.根据权利要求4所述的一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法，其特征在于，所述S5中采用归一化方法对风扇静压效率和风扇气动噪声值进行处理，并根据各个指标的权重系数来建立多目标的优化函数F具体公式为：

6.根据权利要求5所述的一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法，其特征在于，所述优化函数F的权重系数a和b的取值利用熵权法来确定，并依据熵权法的基本步骤确定风扇静压效率和噪

7.根据权利要求1所述的一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法，其特征在于，所述优化函数F和设计因素之间的响应面模型计算公式具体为：

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【技术特征摘要】

1.一种兼顾风扇静压效率与噪声的性能优化方法，其特征在于，具体步骤为：