優化葉型安裝角，降低ＣＰＵ風扇噪音

夏征盛

摘要：隨著計算機的普及，計算機帶來的噪聲污染也給我們生活帶來了諸多不變。計算機的噪聲主要來自于CPU制冷風扇，而設計人員一直未對風扇的低噪音設計引起足夠的重視，致使近年來CPU的速度雖然有大幅度的提高，但是噪聲污染并沒有顯著下降。文章對此進行了探討。

關鍵詞：噪聲污染；CPU制冷風扇；計算機工業

中圖分類號：TN306 文獻標識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）05-0158-02

一、概述

隨著計算機工業的不斷發展，計算機已經進入到我們生活、工作的各個領域。但是隨著計算機的普及，計算機帶來的噪聲污染也給我們生活帶來了諸多不變。計算機的噪聲主要來自于CPU制冷風扇，而設計人員一直未對風扇的低噪音設計引起足夠的重視，致使近年來CPU的速度雖然有大幅度的提高，但是噪聲污染并沒有顯著下降。

影響CPU冷卻風扇噪聲的因素主要包括以下兩點：風扇本身的幾何參數和風扇的工作環境。風扇本身的幾何參數有：葉片數、輪轂比、葉型安裝角、轉速、葉片不等夾角布置、葉型和前傾；工作環境的影響體現在：空氣流量、葉尖速度、氣流阻力、風圈直徑等。

本文主要從葉型的安裝角出發，利用CFD仿真分析軟件FLUENT對CPU冷卻風扇進行氣動性能仿真，在保證流量

的同時，采用LES（大渦仿真）模型進行噪聲仿真，監測風扇的噪聲，從而找到降低噪聲的優化設計方法。

二、仿真分析

選擇某款CPU的制冷風扇，原風扇葉型安裝角為17°，通過改變葉型安裝角來分析葉型安裝角對風扇性能的影響。分六種情況進行分析，葉型安裝角分別為11°、14°、20°、23°、26°、29°。為簡化起見，將它們分別記為11°安裝角風扇、14°安裝角風扇、20°安裝角風扇、23°安裝角風扇、26°安裝角風扇、29°安裝角風扇。

葉型安裝角為11°時，流場分析在迭代了873次后收斂，監測面質量流率為0.1505kg/s，質量流率收斂曲線如圖1-1所示；監測點A聲級為73.78dB（A），該點1/3倍頻程頻譜圖如圖1-2所示。

葉型安裝角為14°時，流場分析在迭代了779次后收斂，監測面質量流率為0.2442kg/s，質量流率收斂曲線如圖2-1所示；監測點A聲級為73.27dB（A），該點1/3倍頻程頻譜圖如圖2-2所示。

葉型安裝角為20°時，流場分析在迭代了726次后收斂，監測面質量流率為0.4182kg/s，質量流率收斂曲線如圖3-1所示；監測點A聲級為69.99dB（A），該點1/3倍頻程頻譜圖如圖3-2所示。

葉型安裝角為23°時，流場分析在迭代了708次后收斂，監測面質量流率為0.5026 kg/s，質量流率收斂曲線如圖4-1所示；監測點A聲級為73.50dB（A），該點1/3倍頻程頻譜圖如圖4-2所示。

葉型安裝角為26°時，流場分析在迭代了723次后收斂，監測面質量流率為0.5823kg/s，質量流率收斂曲線如圖5-1所示；監測點A聲級為75.78dB（A），該點1/3倍頻程頻譜圖如圖5-2所示。

葉型安裝角為29°時，流場分析在迭代了667次后收斂，監測面質量流率為0.6572kg/s，質量流率收斂曲線如圖6-1所示；監測點A聲級為78.58dB（A），該點1/3倍頻程頻譜圖如圖6-2所示。

不同葉型安裝角時風扇質量流率和A聲級值見表1-1。

根據上述仿真分析結果，將葉型安裝角與質量流率和A聲級噪聲的關系以圖表的形式繪出，分別見圖7-1、7-2。

從圖7-1可以看出，質量流率隨葉型安裝角的增大成近乎線性增加，葉型安裝角每增大3°，質量流率大約增加0.085kg/s；從圖7-2可以看出，A聲級噪聲在葉型安裝角小于20°時呈下降趨勢，在葉型安裝角大于20°時，A聲級噪聲急劇上升，所以在對風扇進行優化設計時可以找到一噪聲最低點。

三、結論

從以上分析可以看出，質量流率隨著葉型安裝角的增大而線性增多，A聲級噪聲隨著葉型安裝角的增大而出現波動狀態，葉型安裝角從11°增大時，A聲級噪聲減小；葉型安裝角20°附近達到最小值，爾后葉型安裝角再繼續增大時，A聲級隨著一起增大。因為原風扇葉型安裝角為17°，所以在對原風扇進行噪聲優化時，可以適當地增大葉型安裝角。

參考文獻

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