CN112524088A - 服务器风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是一种服务器风扇降噪的技术,具体是一种服务器风扇,上述服务器风扇包括:风扇叶片的尾缘处设置有降噪组件;降噪组件包括:锯齿和连接部;锯齿的齿根连接于连接部的一端,连接部的另一端连接于尾缘;相邻的连接部与尾缘围成凹槽。通过锯齿改变湍流边界层与尾缘的耦合模式,增加了边界层的掺混,抑制大尺度涡系的产生,并将大尺度涡系向小尺度涡系转变,降低中低频段的噪声,并且设置有凹槽,将噪声的声源控制在凹槽处,使得噪声声源空间分布小,且总体噪声的声压级别低,从声源处进行降噪,改善工作人员的工作环境,且结构简单,便于批量生产,只需要对风扇的叶片结构进行调整,避免与服务器内部其他零件发生干涉的情况发生。

Description

服务器风扇
技术领域
本发明涉及的是一种服务器风扇降噪的技术,具体是一种服务器风扇。
背景技术
当今社会正从信息革命时代进入到移动互联网及云计算时代,云端服务器处理海量的数据及请求,服务器负载经常处于满负荷状态。服务器在运行时会产生很高的热量,需要风扇对其降温,然而风扇运行时会产生巨大的噪声,一方面影响运维人员的身体健康,另一方面限制数据中心扩大规模,目前,采用的降噪方法是在风扇出风口、机箱和机柜处布置大量吸音材料,但这种方法吸音材料的位置设计复杂,且相应的服务器生产也较为复杂,不利于大规模应用,因此设置一种能在噪声的产生根源处减少噪声的服务器风扇很有必要。
发明内容
本发明所述例旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此,本发明所述例的目的在于提供一种服务器风扇,其特征在于,包括:风扇叶片的尾缘处设置有降噪组件;
降噪组件包括:锯齿和连接部;锯齿的齿根连接于连接部的一端,连接部的另一端连接于尾缘;相邻的连接部与尾缘围成凹槽。
另外,本发明实施例提供的上述技术方案中的服务器风扇还可以具有如下附加技术特征:
凹槽的深度不超过尾缘弦长的1/5。
在本发明的一个技术方案中,锯齿的高度不超过尾缘弦长的1/5;锯齿在尾缘的分布密度由锯齿的宽度确定。
在本发明的一个技术方案中,锯齿的齿牙为直线,锯齿宽度和锯齿高度的比值不超过1/4。
在本发明的一个技术方案中,锯齿的齿牙为曲线,曲线符合贝泽尔曲线;
锯齿顶点切线与锯齿低点切线交点距离锯齿齿根的距离为L1;锯齿顶点切线与锯齿低点切线交点距离锯齿顶点的水平线的距离为L2
L1/L2=3。
在本发明的一个技术方案中,锯齿的厚度与叶片的厚度相同。
在本发明的一个技术方案中,在尾缘上开设有通孔,通孔沿与尾缘平行的弧线排布。
在本发明的一个技术方案中,通孔与尾缘与连接部连接的一边的距离不超过尾缘弦长的1/4。
在本发明的一个技术方案中,通孔的间距为通孔数量的倒数与尾缘弧长的乘积。
在本发明的一个技术方案中,通孔的直径根据风扇的尺寸和风扇的额定转速确定,且通孔的直径与风扇的尺寸和/或风扇的额定转速成正比关系。
相比现有技术,本发明至少包括以下有益效果:
本发明提供了一种服务器风扇,上述服务器风扇扇叶的尾缘处设置有降噪组件,其中,降噪组件由锯齿和连接部构成,降噪组件包括:锯齿和连接部,连接部的一端连接于锯齿的齿根,连接部的另一端连接于尾缘,并且相邻的连接部和尾缘围成了凹槽。如此设置,使得风扇工作时,通过锯齿改变湍流边界层与尾缘的耦合模式,增加了边界层的掺混,抑制大尺度涡系的产生,并将大尺度涡系向小尺度涡系转变,从而降低中低频段的噪声,并且由于设置有凹槽的缘故,将噪声的声源控制在凹槽处,使得噪声声源空间分布小,且总体噪声的声压级别低,从气动噪声产生的声源处进行降噪,改善了工作人员的工作环境,并且结构简单,便于批量生产,只需要对风扇的叶片结构进行调整,无需改变服务器内部结构,避免与服务器内部其他零件发生干涉的情况发生。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对所述例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1示出了根据本发明的一种实施例的风扇扇叶的尾缘处的结构示意图;
图2示出了根据本发明的另一种实施例的风扇扇叶的尾缘处的结构示意图;
图3示出了根据本发明的再一种实施例的风扇扇叶的尾缘处的结构示意图;
图4示出了根据本发明的一种实施例的风扇扇叶的尾缘处的声源等值面分布图;
图5示出了根据本发明的另一种实施例的风扇扇叶的尾缘处的声源等值面分布图。
其中,图1至图5中的附图标记与部件名称之间的对应关系为:
100叶片,200尾缘,300降噪组件,310锯齿,
320连接部,330凹槽,400通孔。
具体所述方式
下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
在本发明的一个实施例中,如图1所示,提供了一种服务器风扇,包括:风扇叶片100的尾缘200处设置有降噪组件300;降噪组件300包括:锯齿310和连接部320;锯齿310的齿根连接于连接部320的一端,连接部320的另一端连接于尾缘200;相邻的连接部320与尾缘200围成凹槽330。
在该实施例中,服务器风扇扇叶的尾缘200处设置有降噪组件300,其中,降噪组件300由锯齿310和连接部320构成,降噪组件300包括:锯齿310和连接部320,连接部320的一端连接于锯齿310的齿根,连接部320的另一端连接于尾缘200,并且相邻的连接部320和尾缘200围成了凹槽330。风扇工作时,尾缘200处的湍流边界层与尾缘200相互作用,从而产生了气动噪声,通过在尾缘200处设置锯齿310改变湍流边界层与尾缘200的耦合模式,增加了边界层的掺混,抑制大尺度涡系的产生,并将大尺度涡系向小尺度涡系转变,从而降低中低频段的噪声,高频噪声虽然提高,但是高频噪声的声波在传播过程中衰减速度要远高于低频噪声,从而导致高频噪声减少,以此达到降低气动噪声的目的。
噪声的声源会集中在锯齿310的根部,空间分布面积大,且噪声声压级和能力较大,如图4所示,因此,在锯齿310的齿根处设置有连接部320,且相邻的两个连接部320与尾缘200可以围成凹槽330,具体的,凹槽330为矩形凹槽330,将噪声的声源控制在矩形凹槽330处,使得噪声声源空间分布减小,且总体噪声的声压级低,从气动噪声产生的声源处进行降噪,改善了工作人员的工作环境,并且结构简单,便于批量生产,只需要对风扇的叶片100结构进行调整,无需改变服务器内部结构,避免与服务器内部其他零件发生干涉的情况发生。
在另一个实施例中,如图2所示,凹槽330为圆弧状,圆弧状的凹槽330可以减弱尾缘200处的非定常气压脉动,从而从根源处降低了噪声的产生,且改变了尾缘200脱落涡的形状,降低展向气流带来的影响。
在本发明的一个实施例中,凹槽330的深度不超过尾缘200弦长的1/5。
在该实施例中,凹槽330的深度不超过尾缘200弦长的1/5,因为凹槽330的深度如果过深会破坏服务器风扇叶片100尾缘200处的气动性能,从而降低服务器风扇的散热性能,而凹槽330的深度过浅则会使得噪声的声源会集中在锯齿310的根部,空间分布面积大,且噪声声压级和能力较大,降低了降噪的效果,因此,凹槽330的深度设置为尾缘200弦长的1/5附近最为合适。
在本发明的一个实施例中,锯齿310的高度不超过尾缘200弦长的1/5;锯齿310在尾缘200的分布密度由锯齿310的宽度确定。
在该实施例中,为了使得服务器内部的空间紧凑,需要控制服务器风扇的尺寸,将锯齿310的高度设置为不超过尾缘200弦长的1/5,从而控制了服务器风扇的尺寸,节约了服务器内部空间,且锯齿310高度不宜过短,避免影响降噪性能。并且锯齿310的宽度决定了锯齿310在尾缘200处的分布密度,在该实施例中,锯齿310沿尾缘200展向分布的数量为20个,锯齿310的宽度过宽时,锯齿310沿尾缘200展向分布数量过少,使得锯齿310对尾缘200附近气流的流动影响减少,降低了降噪的效果;锯齿310的宽度过窄时,锯齿310沿尾缘200展向分布数量过多,锯齿310的尺寸相对减少,使得锯齿310对大尺度涡系向小尺度涡系转变的能力降低,从而降低了降噪的效果。
在本发明的一个实施例中,如图1所示,锯齿310的齿牙为直线,锯齿310宽度和锯齿310高度的比值不超过1/4。
在该实施例中,当锯齿310的齿牙设置为直线时,锯齿310的宽度和锯齿310的高度的比值不超过1/4,如此设置,决定了锯齿310的形状,并且可以根据尾缘200的展向长度,来决定锯齿310的宽度,从而得出锯齿310的高度和数量,以此来达到较好的降噪效果,并且此种锯齿310会改变尾缘200处的气动布局,从而改变非定常涡脱落的模式。
在本发明的一个实施例中,如图3所示,锯齿310的齿牙为曲线,曲线符合贝泽尔曲线;锯齿310顶点切线与锯齿310低点切线交点距离锯齿310齿根的距离为L1;锯齿310顶点切线与锯齿310低点切线交点距离锯齿310顶点的水平线的距离为L2;L1/L2=3。
在该实施例中,当锯齿310的齿牙为曲线时,齿牙的曲线应当符合贝泽尔曲线,通过贝泽尔曲线的节点来控制曲线的形状,从而来满足不同服务器风扇。且锯齿310顶点切线与锯齿310低点切线交点距离锯齿310齿根的距离为L1;锯齿310顶点切线与锯齿310低点切线交点距离锯齿310顶点的水平线的距离为L2;L1/L2=3。如此设置,确定了齿牙的形状,该形状的齿牙改变了湍流相对与锯齿310齿尖的脱落角度,齿牙的曲线使得涡脱落更加平顺,齿间两侧的流体掺混更加柔和,进一步提高降噪的效果。
锯齿310的齿牙为曲线时,如图5所示,将噪声源局限在锯齿310根部和凹槽330处的效果更加明显,使得噪声源的空间分布更小,更加集中,整体的能量更小,从声源处控制了噪声的大小。
在本发明的一个实施例中,如图1至3所示,锯齿310的厚度与叶片100的厚度相同。
在该实施例中,将锯齿310的厚度设置为与叶片100的厚度相同,使得对尾缘200的加工简单,仅需要考虑尾缘200的锯齿310和连接部320的形状即可,提高了加工效率,降低了加工成本,且利于大规模应用。
在本发明的一个实施例中,如图1至3所示,在尾缘200上开设有通孔400,通孔400沿与尾缘200平行的弧线排布。
在该实施例中,在服务器风扇叶片100的尾缘200上开设有通孔400,且通孔400沿着与尾缘200平行的弧线上排布,如此设置,是因为服务器风扇工作时,气流经过叶片100,叶片100上的气流附面层会从层流变为湍流,并在尾缘200处相互耦合作用,从而产生非定常气动噪声,通过在尾缘200上且与尾缘200平行的弧线上开设有多个通孔400,一方面声波在通孔400中消耗了部分能力,另一方面破坏了尾缘200附近叶面上下面的压差,使得下表面的少量气流通过通孔400流向上表面,从而局部改变尾缘200处的气流流动,进而影响尾缘200涡脱落行为,进一步的降低了气动噪声,且不影响服务器风扇的气动力,并且通孔400易于加工,利于大规模应用。
在本发明的一个实施例中,如图1至3所示,通孔400与尾缘200与连接部320连接的一边的距离不超过尾缘200弦长的1/4。
在该实施例中,通孔400距离尾缘200用于与连接部320连接的一边不超过尾缘200弦长的1/4,如此设置,是因为,当距离超过了尾缘200弦长的1/4后,对尾缘200附近的叶面的上下面压差的影响力降低,且距离越远,通孔400对尾缘200附近的叶面的上下面压差的影响力越低,因此,将通孔400距离尾缘200用于与连接部320连接的一边在尾缘200弦长的1/4附近,保证了通孔400对尾缘200附近的叶面的上下面压差的影响力,从而保证了降噪效果。
在本发明的一个实施例中,如图1至3所示,通孔400的间距为通孔400数量的倒数与尾缘200弧长的乘积。
在该实施例中,多个通孔400等间距的设置在尾缘200上,且通孔400的间距由通孔400的数量和尾缘200的弦长来决定,具体的,通孔400的间距为通孔400数量的倒数与尾缘200弧长的乘积,在此,通孔400沿尾缘200展向设置有100个,那么相邻的两个通孔400距离则为尾缘200的弦长的1/100,避免了通孔400的间距过疏时对尾缘200附近的叶面的上下面压差的影响力不足,通孔400的间距过密对服务器风扇的气动力造成影响的情况发生。
在本发明的一个实施例中,如图1至3所示,通孔400的直径根据风扇的尺寸和风扇的额定转速确定,且通孔的直径与风扇的尺寸和/或风扇的额定转速成正比关系。
在该实施例中,通孔400的孔径需要根据服务器风扇的尺寸,服务器风扇的转速等参数共同决定,且通孔的直径与风扇的尺寸和/或风扇的额定转速成正比关系。在此,综合上述因素,将通孔400的直径设置为0.8mm,孔径过大会极大的破坏风扇原有的流畅度,孔径过小则会无法保证对尾缘200附近的叶面的上下面压差的影响力,从而无法达到降噪的效果。
在本发明的描述中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制;术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中,术语“一个所述例”、“一些所述例”、“具体所述例”等的描述意指结合该所述例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个所述例或示例中。在本发明中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的所述例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个所述例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选所述例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种服务器风扇,其特征在于,包括:
所述风扇叶片的尾缘处设置有降噪组件;
所述降噪组件包括:锯齿和连接部;
所述锯齿的齿根连接于所述连接部的一端,所述连接部的另一端连接于所述尾缘;
相邻的所述连接部与所述尾缘围成凹槽。
2.根据权利要求1所述的服务器风扇,其特征在于:
所述凹槽的深度不超过所述尾缘弦长的1/5。
3.根据权利要求2所述的服务器风扇,其特征在于:
所述锯齿的高度不超过所述尾缘弦长的1/5;
所述锯齿在所述尾缘的分布密度由所述锯齿的宽度确定。
4.根据权利要求3所述的服务器风扇,其特征在于:
所述锯齿的齿牙为直线,
所述锯齿宽度和所述锯齿高度的比值不超过1/4。
5.根据权利要求3所述的服务器风扇,其特征在于:
所述锯齿的齿牙为曲线,所述曲线符合贝泽尔曲线;
所述锯齿顶点切线与所述锯齿低点切线交点距离所述锯齿齿根的距离为L1
所述锯齿顶点切线与所述锯齿低点切线交点距离所述锯齿顶点的水平线的距离为L2
L1/L2=3。
6.根据权利要求3所述的服务器风扇,其特征在于:
所述锯齿的厚度与所述叶片的厚度相同。
7.根据权利要求1所述的服务器风扇,其特征在于:
在所述尾缘上开设有通孔,
所述通孔沿与所述尾缘平行的弧线排布。
8.根据权利要求7所述的服务器风扇,其特征在于:
所述通孔与所述尾缘与所述连接部连接的一边的距离不超过所述尾缘弦长的1/4。
9.根据权利要求8所述的服务器风扇,其特征在于:
所述通孔的间距为所述通孔数量的倒数与所述尾缘弧长的乘积。
10.根据权利要求9所述的服务器风扇,其特征在于:
所述通孔的直径根据所述风扇的尺寸和所述风扇的额定转速确定,且所述通孔的直径与所述风扇的尺寸和/或所述风扇的额定转速成正比关系。
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