关于具有穿孔结构的环形轴向冷却风扇叶片的降噪研究

《Scientific Reports》：Research on noise reduction of annular axial cooling fan blade with perforated structure

　　

摘要

环形轴向冷却风扇产生的空气动力噪声显著影响了汽车的NVH（噪声、振动和舒适性）性能。为应对这一挑战，本文提出了一种基于小孔射流原理的低噪声环形轴向冷却风扇设计。为了在空气动力性能和降噪效果之间取得平衡，采用了L₁₆正交阵列来优化风扇额定工作条件下的叶片参数（转速为2400 rpm，静压升ΔP_s = 120 Pa）。数值模拟表明，从孔洞中喷射出的微射流有效改善了叶片表面的压力分布，减少了负压回流区域，并显著降低了导流环和叶片后缘的涡度。最终确定的最佳配置为：径向间距分为15个相等部分，1条周向定位线，3条径向定位线，以及2毫米的孔径。在相同的120 Pa空气动力载荷下，优化后的模型在保持所需质量流量的同时，使A加权总声压级（TSPL）相比原始模型降低了1.92 dBA。虽然高速时离散的音调噪声得到了显著抑制，但在低速时出现了固有的声学权衡，表现为宽带高频噪声略有增加。研究结果证实，这种基于孔洞的降噪方法是可行的。它为环形轴向冷却风扇的低噪声设计提供了新的见解和参考。