低噪声发动机冷却风扇结构改进设计

黄继刚 ，李 琳 ，李 娜

（1.南京航空航天大学 金城学院，江苏 南京 211156；2.江苏大学 汽车学院，江苏 镇江 212013）

1 引言

近年来，随着发动机功率的提高以及前舱零部件布置的愈加紧凑和复杂，为了满足的发动机前舱的散热性能要求，发动机冷却风扇负荷增大，转速增加[1]。而随着冷却风扇转速的增加，其噪声也会明显增大，并已成为整车噪声的主要来源之一[2]；乘员的乘车舒适性大大降低.因此，在保证冷却风扇满足基本的气动性能要求基础上，降低其气动噪声已经成为新的研究热点。发动机冷却风扇的噪声来源以气动噪声为主，而其气动噪声可分为旋转噪声和涡流噪声[3]。旋转噪声是风扇叶片周期性作用于周围空气进而引起压力脉动产生的，也称为离散噪声；涡流噪声主要是指叶片与周围空气互相作用产生的复杂的无特定规律可循的湍流噪声[4]。

根据风扇噪声产生的机理及特点，学者们提出了大量的针对风扇噪声源进行降噪的方法[5-7]。一方面，通过分析轮毂比、叶片数等风扇的基本结构参数和尾缘厚度、弦长等平面叶型结构参数对风扇气动性能和噪声性能的影响，优化得到使风扇性能最佳的参数水平；或采用叶片不等节距分布的方法降低风扇的旋转噪声；但多数风扇叶片结构非常复杂，结构参数众多，通过此类方法降噪具有很大的局限性；另一方面，通过对仿生学的研究，借鉴猫头鹰、鲨鱼等动物的羽毛或皮肤形态特征重构轴流风扇叶片表面对其进行消音处理，如仿鸟类翅膀边缘锯齿状结构、仿鱼类表面V型沟槽结构等[8-10]，这类结构往往会在沟槽底部产生应力集中，降低风扇结构强度，缩短其使用寿命。……