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郑州航空工业管理学院
毕业论文（设计）
届专业班级
题目：多级冷风家用电扇的研究与设计
姓名：学号：
指导教师：职称：
2025年03月07日
摘要
由于全球气温升高造成高温热浪增多，传统的家用扇风器因为制冷性能不高、耗能高、智能化程度差等无法满足人们对舒适室内的要求。所以本研究中提出了针对家用扇风器在空气动力学上的改进、综合制冷技术的组合和智能控制系统的建立等方面，以提高扇风器的制冷能力和节能性能。首先提出一种新型三维复杂的扇叶造型结构，将扇叶按照径向分为三段，分别是下翼段、中翼段和上翼段，三段分别选用不同的叶片造型，包括厚翼片造型、超限翼片造型和薄翼片造型，同时还结合了叶子后端的后掠式尾翼以及翼尖小翼的设计，以此减少漩涡噪音，提高风量均匀性。其次利用半导体冷却制冷器和蒸发制冷器的混合制冷单元，通过优化文丘里式散热风管的设计来优化气体的流动路径，以尽量减少气体流动摩擦带来的功率损耗，配合引导环设计使得出风口的风速的标准差控制在了0.8m/s之内。最后通过UGS软件进行电风扇的大模型建模以及虚拟装配，再运用Dynamic模拟方法对叶子的动态特点以及流场的分布状况进行检测，紧接着结合Fluent软件做进一步流场分析来对风道进行优化设计，从而达到减少气流分离的程度。
就塑料的可加工性而言，采用ABS/PC混合料并进行叶片厚的平衡管理(相差不超过0.5mm)及设置模温控制系统以确保复杂结构件制造的精度和生产的效率。控制系统采用以STC89C51单片机为主控器件，DS18B20温度传感器和LCD1602显示模块，通过PWM脉冲宽度调制实现电机速度自调节功能；结合按键输入和环境温度、湿度实况，实现不同等级的风力模式智能切换。试验表明，改进后的风扇风量提升15%，能耗降低10%，且噪音控制在45分贝以下，达到节约能源和保护环境的要求，并符合消费者的使用体验感需求。该研究可为我国家用电器的高性能设计理念提供一定的理论和技术借鉴。
关键词：多级冷风；复合制冷；空气动力学优化；智能控制
ABSTRACT
Duetotheincreaseinhightemperatureandheatwavescausedbytheriseofglobaltemperature,traditionalhouseholdfanscannotmeetpeoplesrequirementsforcomfortableindoorroomsduetolowrefrigerationperformance,highenergyconsumption,andpoorintelligence.Therefore,inthisstudy,theimprovementoftheaerodynamicsofhouseholdfans,thecombinationofintegratedrefrigerationtechnologyandtheestablishmentofintelligentcontrolsystemsareproposedtoimprovethecoolingcapacityandenergy-savingperformanceoffans.Firstly,anewthree-dimensionalcomplexfanblademodelingstructureisproposed,whichisdividedintothreesegmentsaccordingtotheradialdirection,namelythelowerwingsection,themiddlewingsectionandtheupperwingsection,andthethreesectionsarerespectivelyselectedwithdifferentbladeshapes,includingthickfinshape,over-limitfinshapeandthinfinshape,andatthesametime,thedesignofswepttailwinga