一种强迫风冷散热装置及其设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种强迫风冷散热装置及其设计方法。上述强迫风冷散热装置至少包括离心风机和散热组件，上述离心风机的进风腔连接上述散热组件，上述离心风机通过上述进风腔吸风以迫使气流流经过散热组件，其中上述进风腔内设置有导流板，上述导流板抑制上述进风腔内的涡流区；上述导流板上设置有至少一个旁支管路，各个旁支管路的管长关联于上述离心风机的叶片通过频率，以消除噪声。本发明专利技术还提供了上述强迫风冷散热装置的设计方法。根据本发明专利技术，能够在不改变散热装置的现有结构的情况下，不影响甚至反而提高流动性效率，并起到消除离心风机噪声的效果。风机噪声的效果。风机噪声的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种强迫风冷散热装置及其设计方法


[0001]本专利技术涉及轨道交通变流器领域，尤其涉及交流器中的强迫风冷散热装置及其设计方法。

技术介绍

[0002]“更环保”是轨道交通设备发展的重要方向之一，这就迫使各设备厂商追求更优的噪声性能。变流器作为轨道车辆动力系统的核心设备，因其内部集成了大量电子元器件，通常装配大流量离心风机进行强迫风冷散热，不可避免产生噪声问题。随着市场竞争的加剧及业主噪声指标的日益严苛，如何改善变流器产品噪声水平已成为设计人员亟待解决的技术难题。
[0003]轨道交通变流器散热系统以强迫风冷为主，大流量离心风机为最主要噪声源，其噪声频谱主要表现为叶片通过频率(Blade Passing Frequency，BPF)及其2倍频、3倍频的单频特征，以叶片通过频率处噪声为主，如图1所示。噪声主要由风道进口和出口向外传播，如何开发出适合变流器结构特点和声源特性的进/出口消声装置已成为设计难题。
[0004]随着小型化和轻量化的趋势，变流器机箱结构紧凑，变流器散热系统的典型风道结构示意图见图2，变流器机箱内由变流器功率元件产生的热空气在离心风机104的抽力作用下，经进口过滤器101后通过散热元件102，将热量带走。经过散热后的气流经过离心风机的进风腔103在离心风机104轴向吸风、径向出风的作用下，经过离心风机104的进风口向下，经过离心风机104的增压作用排入风机腔体105，随后向出风口排风。噪声主要由风道进口和出口传播。由于整个风道结构紧凑，通用消声结构无应用空间，目前主要降噪措施为风机腔体105铺设吸音棉，吸收部分声能。这种降噪措施的局限在于：
[0005]1)吸声材料的吸声特性决定了其对中高频噪声降噪效果好，对中低频噪声降噪效果有限。目前变流器离心风机的噪声源主要集中于500Hz以内的单频噪声，吸声材料降噪效果有限；
[0006]2)对进口方向噪声传播没有消声效果；
[0007]3)吸声材料成本较高；
[0008]4)铺设吸声材料存在脱落、老化、燃烧等风险，且不易更换。
[0009]有鉴于此，希望能够提供一种强迫风冷散热装置，能够针对现有的强迫风冷散热装置的结构，在保证散热装置流动性不受影响的情况下，有针对性地高效消除离心风机的低频噪声，并且希望消声结构可靠，无安全隐患，成本可控。

技术实现思路

[0010]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
[0011]为了解决现有技术中，用于轨道交通变流器的散热装置中的离心风机噪声过大，难以针对性地高效消除的问题，本专利技术提供了一种强迫风冷散热装置及其设计方法。根据本专利技术，能够巧妙利用现有结构的空间流动特性，在不影响甚至优化了腔体内流动阻力损失的情况下，有针对性地且高效地消除了由离心风机引起的低频噪声，结构可靠成本低廉，且无安全隐患。
[0012]本专利技术的一方面所提供的强迫风冷散热装置至少包括离心风机和散热组件，上述离心风机的进风腔连接上述散热组件，上述离心风机通过上述进风腔吸风以迫使气流流经过散热组件，其中
[0013]上述进风腔内设置有导流板，上述导流板抑制上述进风腔内的涡流区；
[0014]上述导流板上设置有至少一个旁支管路，各个旁支管路的管长关联于上述离心风机的叶片通过频率，以消除噪声。
[0015]在上述强迫风冷散热装置的一实施例中，可选的，上述导流板的位置、形状及曲率关联于上述离心风机的进风口在上述进风腔中的位置。
[0016]在上述强迫风冷散热装置的一实施例中，可选的，上述导流板的位置、形状及曲率还关联于预设的流动损失指标。
[0017]在上述强迫风冷散热装置的一实施例中，可选的，各个旁支管路的管长为声速与消声频率的比的四分之一，其中
[0018]上述消声频率为上述叶片通过频率、上述叶片通过频率的两倍频、上述叶片通过频率的三倍频中的一者。
[0019]在上述强迫风冷散热装置的一实施例中，可选的，上述导流板上设置有多个旁支管路，多个旁支管路对应的多个消声频率为上述叶片通过频率、上述叶片通过频率的两倍频、上述叶片通过频率的三倍频中的一者或多者。
[0020]在上述强迫风冷散热装置的一实施例中，可选的，多个旁支管路对应的多个消声频率中至少包括上述叶片通过频率。
[0021]在上述强迫风冷散热装置的一实施例中，可选的，多个旁支管路中消声频率越小的旁支管路越靠近上述离心风机的进风口。
[0022]在上述强迫风冷散热装置的一实施例中，可选的，上述旁支管路的数量以及管长还关联于预设的传声损失指标。
[0023]在上述强迫风冷散热装置的一实施例中，可选的，各个旁支管路的截面面积关联于上述传声损失指标；和/或
[0024]各个旁支管路在上述导流板上的位置关联于上述传声损失指标。
[0025]在上述强迫风冷散热装置的一实施例中，可选的，上述离心风机所在的风机腔体的出风口连接一发热元件，以使经过上述散热组件散热后的气流流经上述发热元件。
[0026]在上述强迫风冷散热装置的一实施例中，可选的，上述强迫风冷散热装置安装在变流器机箱内，上述散热组件的前端连接产生热量的变流器功率元件。
[0027]本专利技术的另一方面还提供了一种强迫风冷散热装置的设计方法，上述强迫风冷散热装置至少包括离心风机和散热组件，上述离心风机的进风腔连接上述散热组件，上述离心风机通过上述进风腔吸风以迫使气流流经过散热组件，其中，上述设计方法包括：
[0028]对上述进风腔进行第一流场分析，以至少确定上述进风腔内涡流区的位置；
[0029]根据第一流场分析结果确定设置在上述进风腔内的导流板，上述导流板抑制上述涡流区；
[0030]根据上述离心风机的叶片通过频率确定多个消声频率，并根据各个消声频率确定用以消除该消声频率噪声的旁支管路的管长；以及
[0031]根据各个消声频率对应的旁支管路的管长和上述导流板在上述进风腔内的位置确定设置在上述导流板上的旁支管路的消声频率和数量；其中
[0032]上述导流板上设置有至少一个旁支管路，以消除噪声。
[0033]在上述设计方法的一实施例中，可选的，根据第一流场分析结果确定设置在上述进风腔内的导流板进一步包括：
[0034]根据上述第一流场分析结果中的流动特征和涡流区位置确定上述导流板的位置、形状及曲率；其中
[0035]上述第一流场分析结果关联于上述离心风机的进风口在上述进风腔中的位置。
[0036]在上述设计方法的一实施例中，可选的，上述设计方法还包括：
[0037]在确定了上述旁支管路后，对设置有上述导流板的进风腔进行第二流场分析，以确定流阻损失；以及
[0038]响应于第二流场分析结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强迫风冷散热装置，其特征在于，所述强迫风冷散热装置至少包括离心风机和散热组件，所述离心风机的进风腔连接所述散热组件，所述离心风机通过所述进风腔吸风以迫使气流流经过散热组件，其中所述进风腔内设置有导流板，所述导流板抑制所述进风腔内的涡流区；所述导流板上设置有至少一个旁支管路，各个旁支管路的管长关联于所述离心风机的叶片通过频率，以消除噪声。2.如权利要求1所述的强迫风冷散热装置，其特征在于，所述导流板的位置、形状及曲率关联于所述离心风机的进风口在所述进风腔中的位置。3.如权利要求2所述的强迫风冷散热装置，其特征在于，所述导流板的位置、形状及曲率还关联于预设的流动损失指标。4.如权利要求1所述的强迫风冷散热装置，其特征在于，各个旁支管路的管长为声速与消声频率的比的四分之一，其中所述消声频率为所述叶片通过频率、所述叶片通过频率的两倍频、所述叶片通过频率的三倍频中的一者。5.如权利要求4所述的强迫风冷散热装置，其特征在于，所述导流板上设置有多个旁支管路，多个旁支管路对应的多个消声频率为所述叶片通过频率、所述叶片通过频率的两倍频、所述叶片通过频率的三倍频中的一者或多者。6.如权利要求5所述的强迫风冷散热装置，其特征在于，多个旁支管路对应的多个消声频率中至少包括所述叶片通过频率。7.如权利要求5所述的强迫风冷散热装置，其特征在于，多个旁支管路中消声频率越小的旁支管路越靠近所述离心风机的进风口。8.如权利要求1所述的强迫风冷散热装置，其特征在于，所述旁支管路的数量以及管长还关联于预设的传声损失指标。9.如权利要求8所述的强迫风冷散热装置，其特征在于，各个旁支管路的截面面积关联于所述传声损失指标；和/或各个旁支管路在所述导流板上的位置关联于所述传声损失指标。10.如权利要求1
‑
9中任意一项所述的强迫风冷散热装置，其特征在于，所述离心风机所在的风机腔体的出风口连接一发热元件，以使经过所述散热组件散热后的气流流经所述发热元件。11.如权利要求1
‑
9中任意一项所述的强迫风冷散热装置，其特征在于，所述强迫风冷散热装置安装在变流器机箱内，所述散热组件的前端连接产生热量的变流器功率元件。12.一种强迫风冷散热装置的设计方法，所述强迫风冷散热装置至少包括离心风机和散热组件，所述离心风机的进风腔连接所述散热组件，所述离心风机通过所述进风腔吸风以迫使气流流经过散热组件，其特征在于，所述设计方法包括：对所述进风腔进行第一流场分析，以至少确定所述进风腔内涡流区的位置；根据第一流场分析结果确定设置在所述进风腔内的导流板，所述导流板抑制所述涡流区；根据所述离心风机的叶片通过频率确定多个消声频率，并根据各个消声频率确定用以消除该消声频率噪声的旁支管路的管长；以及
根据各个消声频率对应的旁支管路的管长和所述导流板在所述进风腔内的位置确定设置在所述导流板上的旁支管路的消声...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐雄辉，彭宣霖，曾亚平，夏亮，蒋孝文，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：