【正文】 子元?dú)饧淖钃?，都?huì)使有效風(fēng)量降低。但計(jì)算前還需要進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換：104立方米。 計(jì)算風(fēng)扇所需轉(zhuǎn)速 計(jì)算風(fēng)扇的理論轉(zhuǎn)速課題前面章節(jié)通過計(jì)算得出。很多未知因素都會(huì)使實(shí)際風(fēng)量低于理論值，所以本課題將理論風(fēng)量折去百分之二十后作為假定的風(fēng)量。然后來計(jì)算電機(jī)所占用的柱形體積：圖18 電機(jī)占用的中心空間計(jì)算的電機(jī)所占空間如下： 電機(jī)體積v=R2風(fēng)葉高度差 =（35/2103）2 =（102）2 =105m3 ≈105m3立方米課題所設(shè)計(jì)的風(fēng)扇扇框?yàn)檎叫?，邊長為9厘米，內(nèi)框?yàn)閳A形，計(jì)算扇框內(nèi)徑大?。簝?nèi)徑=扇框邊長扇框厚度2 =92 =85mm85mm=計(jì)算扇葉所占用的環(huán)形柱形空間： 扇葉環(huán)形柱形空間=內(nèi)框柱形空間電機(jī)空間 =（）2105 = 105 =105 m3最后計(jì)算風(fēng)扇每一轉(zhuǎn)的理論風(fēng)量： 每轉(zhuǎn)理論風(fēng)量=扇葉環(huán)形柱形空間風(fēng)葉個(gè)數(shù) =1055 =104 m3 對(duì)理論風(fēng)量進(jìn)行折算在實(shí)際中，考慮各種影響理論風(fēng)量的因素。二是風(fēng)葉的高度差并不等于風(fēng)扇扇框的高度，而是比扇框高度要小，課題前面已經(jīng)計(jì)算出來風(fēng)葉的高度為：風(fēng)葉高度差=風(fēng)葉平均截面長度sin葉片傾角 =sin40176。由于風(fēng)葉是高速旋轉(zhuǎn)的，所以幾乎每時(shí)每刻經(jīng)過的風(fēng)量是相等的，所以每一轉(zhuǎn)的排出的空氣量就大致等于風(fēng)扇扇框的空間大小乘以風(fēng)葉片數(shù)。所以當(dāng)?shù)谝黄L(fēng)葉將空氣推出去之后，后面的空氣還會(huì)由于慣性和壓力差的作用繼續(xù)經(jīng)過風(fēng)扇。因?yàn)榭諝獠皇枪虘B(tài)的，具有流動(dòng)性。）]/2 =（）/2 = = = ≈4500 mm34500 mm3 =(立方厘米)。風(fēng)葉空間容量=(XY)/2風(fēng)葉長度 =[（sin40176。 整理設(shè)計(jì)參數(shù)，繪制圖樣綜上所述，本課題初步設(shè)計(jì)出了能夠很大程度上減少噪音的風(fēng)葉結(jié)構(gòu)，其各項(xiàng)參數(shù)如表1：表1 風(fēng)葉設(shè)計(jì)參數(shù)表格參數(shù)名稱數(shù)值風(fēng)扇葉片曲率5葉片傾角40度風(fēng)葉最大外徑41毫米風(fēng)葉間距22毫米風(fēng)葉數(shù)目5個(gè)葉端最小間距2毫米風(fēng)葉弧度風(fēng)葉的軸心高度18毫米風(fēng)葉最大半徑41毫米風(fēng)葉平均半徑40毫米風(fēng)葉截面最頂端長度32毫米風(fēng)葉截面最底端長度25毫米根據(jù)整理得到的參數(shù)，繪制風(fēng)葉圖樣：圖16 風(fēng)葉圖樣3 計(jì)算風(fēng)扇所需轉(zhuǎn)速 計(jì)算風(fēng)扇每轉(zhuǎn)的理論風(fēng)量 計(jì)算每片風(fēng)葉的空間容量計(jì)算每片風(fēng)葉的有效空間容量：風(fēng)葉長度=風(fēng)葉平均半徑電機(jī)直徑/2 =4035/2 = 根據(jù)圖17所示計(jì)算每個(gè)風(fēng)葉的空間容量：圖17 風(fēng)葉空間容量示意圖風(fēng)葉平均截面長度=（風(fēng)葉截面最頂端長度+風(fēng)葉截面最底端長度）/2 =（32+25）/2 =57/2 =設(shè)計(jì)的葉片傾角=40176?？雌饋砗芟耧w機(jī)的螺旋槳。但由于本課題中要設(shè)計(jì)的風(fēng)扇的葉片尺寸較大，所以要把葉片上的電機(jī)殼做成中間凸起的形狀，即可有足夠大的表面積安置風(fēng)葉，又可以增加藝術(shù)美感。 設(shè)計(jì)風(fēng)葉的軸心高度本課題的軸心高度指套在電機(jī)上的電機(jī)殼的縱向厚度。然后來計(jì)算弧度。因本課題將要設(shè)計(jì)的風(fēng)扇尺寸為90mm，內(nèi)徑的尺寸為86mm,所以內(nèi)框半徑為43mm,而所設(shè)計(jì)的電機(jī)直徑為35mm,葉端間距最前端為2mm,最尾端為4mm。所以可以看出弧度與所在圓的半徑?jīng)]有關(guān)系。本課題根據(jù)了初步設(shè)計(jì)的葉片延伸的曲率，計(jì)算了弧度。因此也要在合理范圍內(nèi)選取。如果使風(fēng)葉帶上一定的弧度向外延伸出去，這樣風(fēng)葉吹出的風(fēng)就會(huì)由于風(fēng)葉的弧度的影響，在出葉片時(shí)，被葉片的弧形曲線聚攏一下，使風(fēng)力集中，增加風(fēng)壓。如圖12：圖12 葉端間距風(fēng)葉最尾端比最前端略大 設(shè)計(jì)風(fēng)葉弧度拿來一只風(fēng)扇，如果從上面俯視看去，會(huì)發(fā)現(xiàn)葉片并不是由軸心直線向外延伸出去的，而是帶有一定的弧線。通常傳統(tǒng)的風(fēng)葉都是風(fēng)葉最前端與最尾端與扇框距離保持一致，于是課題改變傳統(tǒng)形式，讓最尾端的葉端間距與最前端的葉端間距略大一點(diǎn)。葉端間距過大會(huì)造成氣體的回流，降低效率，同時(shí)使有限的扇框的利用率降低。 設(shè)計(jì)葉端間距葉端間隙指的是俯視風(fēng)扇的圓盤面，風(fēng)葉最外緣與邊框的間距，如圖11：圖11 葉端間距葉端間距可能很多人對(duì)它對(duì)風(fēng)扇的總體影響到底有多大，恐怕并不知道，其實(shí)葉端間距對(duì)風(fēng)扇性能的影響也是很大的。因此為避免不必要的麻煩，風(fēng)葉個(gè)數(shù)多采用不對(duì)稱的奇數(shù)形式，本課題設(shè)計(jì)了擁有五片葉片的葉片個(gè)數(shù)，也恰恰符合了這一項(xiàng)要求。共振的危害是極大的，不止加大噪音，還具有破壞性。也降低了風(fēng)噪。 風(fēng)葉間距和個(gè)數(shù)的校核通過分析，葉片間距22毫米理論上是相當(dāng)合適的，和葉片傾角和葉片曲率一樣，葉片間距對(duì)風(fēng)扇性能也有重要影響。再來計(jì)算風(fēng)相鄰風(fēng)葉的空隙距離：相鄰風(fēng)葉空隙距離=空隙總量/風(fēng)葉個(gè)數(shù) =15/5 =3即相鄰兩個(gè)風(fēng)葉之間有3毫米空隙，非常合適。而上文計(jì)算得到每個(gè)風(fēng)葉的最底部截面長度為19毫米，電機(jī)圓周長為110毫米，因此可以通過電機(jī)圓周長除以風(fēng)葉底部長度，然后商取整數(shù)確定風(fēng)葉個(gè)數(shù)。而電機(jī)的圓周長為110毫米，而每個(gè)風(fēng)葉的最前端和最后端不能有重疊的部分，因?yàn)橐矝]有必要兩個(gè)風(fēng)葉有生疊的部分，即增加風(fēng)扇整體的重量，也浪費(fèi)材料，同時(shí)由于風(fēng)葉重量的增加，會(huì)使電機(jī)功率加大，一是浪費(fèi)電能，二來加大電機(jī)功率，勢必要加大電機(jī)中鐵芯和繞組的體積，使中軸電機(jī)直徑增大，使風(fēng)扇中心很大一部分為風(fēng)力盲區(qū)，降低單位面積風(fēng)扇的有效風(fēng)量。圖10 葉片傾角占用圓周長計(jì)算每個(gè)風(fēng)葉底端占用的電機(jī)圓周長度： 占用圓周長度=風(fēng)葉底部截面長度葉片傾角a =25cos40176。計(jì)算直徑35毫米的周長數(shù)值： 周長L=直徑圓周率 =35 =取整數(shù)110毫米。配合較大的葉片曲率，就能夠保證最大幅度加大每一轉(zhuǎn)的送風(fēng)量，最大幅度降低風(fēng)扇的轉(zhuǎn)數(shù)。實(shí)際運(yùn)用中，要綜合各種因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇最合適的葉片傾角。因此此角最大不能大于45度。如圖9圖9 葉片傾角如果葉片傾角過大，甚至大于45度，勢必會(huì)引起風(fēng)力的橫向，即Y方向的竄動(dòng)，干擾正常的風(fēng)向，引起自干擾，同時(shí)增加軸承所需的扭轉(zhuǎn)力矩。風(fēng)葉傾角越大，每個(gè)葉片一次能夠吹出的空氣越多。這個(gè)曲率即能保證風(fēng)葉有較好的集風(fēng)能力，又能很大程度上減輕風(fēng)的脈動(dòng)，保證送風(fēng)的平穩(wěn)。所謂的曲率指的是半徑的倒數(shù)，當(dāng)半徑為1m時(shí)，曲率為1。如圖8所示UG模擬設(shè)計(jì)圖。 用AutoCAD2006繪制風(fēng)扇粗略模擬草圖。目前市面上主流風(fēng)扇大多為七葉和九葉等，我們可以根據(jù)實(shí)際情況在保證風(fēng)力穩(wěn)定的情況下略減一到兩片，同時(shí)再盡量加大些葉片弧度，使風(fēng)扇吹出來的風(fēng)，不至于過多地散射，使其能夠盡量集中地吹到正前方，增加風(fēng)壓，減少風(fēng)量的損失，使風(fēng)扇電機(jī)功率能更有效地轉(zhuǎn)化為能夠利用的風(fēng)。因此最后得到風(fēng)量為： m3/min 初步預(yù)制風(fēng)葉整體設(shè)計(jì)原則影響風(fēng)扇噪音大小最大的因素最要數(shù)轉(zhuǎn)速的高低了，轉(zhuǎn)速的大小幾乎起決定性的因素，因此設(shè)計(jì)時(shí)就要盡量使風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速減低。計(jì)算出其滿載時(shí)的每分鐘發(fā)熱量Q（處理器）為：W=Pt,即：Q= Pt Q（處理器）=P（處理器）60 =12560 =7500J即每分鐘要由空氣帶走7500J的熱量。課題按照普通民眾能夠用到的比較高端的處理器的發(fā)熱量為計(jì)算對(duì)象。所以CPU允許溫升為：△t2=t(最高)t(內(nèi)) =6539=26℃所以最高溫升允許為21℃。通常CPU超過65℃就有可能發(fā)生因CPU過熱而導(dǎo)致電腦死機(jī)或自動(dòng)重啟。假設(shè)夏天外面溫度為30℃，則機(jī)箱內(nèi)部溫度為： t(內(nèi))=t(外)+ △t =30+ =℃所以夏天機(jī)箱內(nèi)環(huán)境溫度大約為39℃?！妫C(jī)箱內(nèi)硬件每分鐘要產(chǎn)生16800J的熱量，由此可算得溫升。計(jì)算溫升的方法就是讓產(chǎn)熱與散熱達(dá)到平衡，這時(shí)候內(nèi)外溫度差值為多少時(shí)，才能達(dá)到這樣的平衡。所謂的溫升指的是工作部件的溫度比外界環(huán)境溫度升高的數(shù)值。市面上主流的靜音版8cm的風(fēng)扇，大多轉(zhuǎn)速不超過1000R/min。風(fēng)扇采用的是8cm直徑的小翼形風(fēng)扇，正常溫升情況下，轉(zhuǎn)速為1500R/。本課題以代號(hào)為Nvidia FeForce GTS450顯卡為研究對(duì)象，這個(gè)代號(hào)顯卡是可以勝任大多數(shù)主流游戲的顯卡的代表。再看顯卡散熱風(fēng)扇的出風(fēng)口，通常帶風(fēng)扇的顯卡散熱器有前后兩個(gè)出風(fēng)口，其中前面風(fēng)口直接通向機(jī)箱外面，即圖4中的E出口。鑫谷勁持450黃金版電源，額定輸出功率為350瓦，最大輸出功率為450瓦，散熱風(fēng)扇采用底部下壓式，直徑12cm大風(fēng)扇。本課題取電源70%負(fù)載下的風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)情況作為研究對(duì)象。現(xiàn)在主流電源都為了靜音，采用下置直徑12cm和14cm大風(fēng)扇，而一般中端電源大多采用的是12cm的風(fēng)扇。 分析機(jī)箱內(nèi)部工作溫度分析各個(gè)出風(fēng)口的排風(fēng)量。 分析機(jī)箱內(nèi)部風(fēng)道如圖4所示，是一個(gè)典型的機(jī)箱內(nèi)部風(fēng)道圖：圖4 機(jī)箱內(nèi)部風(fēng)道圖（引自百度圖片）由圖可知，機(jī)箱內(nèi)部散熱風(fēng)道走向如下：進(jìn)風(fēng)口一共有A和B兩個(gè)口，分別在機(jī)箱底板的最前面和左側(cè)側(cè)板上；出風(fēng)口有三處，分別為C、D、E，C為電源的散熱出風(fēng)口，D為機(jī)箱自身風(fēng)扇的出風(fēng)口，E為顯卡自帶的風(fēng)扇的出風(fēng)口。因?yàn)閷?shí)際中電腦使用率多少