风扇性能CFD仿真试验台搭建

计算流体动力学)技术已经广泛地应用于汽车产品研发中，可热管理和噪声等传质、问题，以提升产品的燃油经济性、操纵稳定性和乘客舒适性等关键质量指标。

国外汽车公司已经技术，提升汽车产品研(如风阻系数、造型设计等)、热管理(如发动机舱散热、排气系统热保护、发动机冷却、车身除霜除雾、制动冷却、乘和气动噪声(如风扇噪声、后视镜噪声、太阳罩噪声等)等重要性能指标。

而国内汽车公司应用技术主要解决汽车空气动力学性能和热管理问题，而气动噪声分析才刚1 风扇性能试验台简介
根据风扇性能试验台国家实验标准要求，搭建的风扇性能试验台如图1所风筒及风扇布置示意图如图2所示。

图1 风扇性能试验台
图2 风筒及风扇布置示意图
1.集流器
2.压力计
3.网栅节流器
4.风筒
5.进气口整流栅
6.锥形接头10.风扇 P stj .进气口端风筒静压值(Pa) P st1.出气口端风筒静压值 P a .大气压力t a .环境大气温度(℃) t 1.进口空气温度(℃)
1.2 风扇性能试验数据分析
根据各工况下进气口端风筒平均静压值(P stj )和出气口端风筒平均静压值(P st1)，计算通过风筒的空气流
量Q（m 3/s）：
(1)
式中 A 1——风筒通风面积（m 2）；
φ——集流器系数，锥形集流器取0.98，圆弧形集流器取0.99；
γa ——环境大气密度（kg/m 3), γa = P a /[R (273+t a )]，R 为空气常数，R =29.4m /℃（t a ≤40℃）；
γ1——进口空气密度（kg/m 3), γ1=P 1/[R (273+t 1)]。

计算风扇的静压值P st （Pa）：
P st =|P st 1|-0.85φ2γa |P stj |/γ1 (2)计算风扇的内功率N n (W)：
N n =πnM n /30 (3)
式中 M n ——风扇表面上力相对于旋转轴的力矩（Nm），CFD 仿真分析软件可输出该结果值；
n ——风扇转速（转/分）。

根据上述各式计算结果，制作风扇的静压P st 、内功率N n 和流量Q 表。

根据上述各式计算结果，绘制风扇
P st -Q 和N n -Q 特性曲线。

风扇性能CFD 仿真试验台搭建
□文/蒋光福（东风商用车有限公司技术中心）
【摘 要】采用CFD 仿真分析技术和Fluent 仿真分析软件，搭建费用低并能满足全直径风扇性能计算要求的风扇性能仿真试验台，以取代风扇性能台架试验，为产品开发提供强大的技术支持。

图3 风筒及风扇的几何模型
2.1.2 计算域边界尺寸确定方法
根据风筒的直径大小确定计算域边界圆筒的直径和长度，风扇位于图4中风筒的末端，图中D代表风筒直径。

图4 计算域定义示意图
2.2 模型化
风扇表面用三角形单元模型化，单元边长为1mm。

风筒表面用三角形单元模型化，单元边长为2mm，风筒和
图5 风筒和风扇表面网格图
2.3 计算参数设置
计算域入口为压力入口，出口为压
力出口，其值均为标准大气压值。

采
用MRF技术模拟风扇的转动。

湍流模
型选RSM。

风筒和圆筒边界等所有墙
面设为wall类型，所有辅助面均设为
interior类型。

网栅节流器采用多孔介
质模型模拟，其参数分别为：
α＝6.35877e－6m2
C
2
=128.6064 1/m
△t=0.0035m
2.4 计算工况
图6 风扇静压性能曲线
图7 风扇内功率性能曲线
4 结论
仿真分析结果与台架试验结果相
比较，风扇静压仿真分析误差在4%以
内，因此，仿真分析方法是正确的，仿
真分析结果是完全可以信赖的。

风扇性
能CFD仿真分析平台的搭建是成功的，
足以取代风扇性能台架试验。

（参考文献略）。