壓電陶瓷風(fēng)扇的設(shè)計(jì)及散熱特性研究.pdf

1、壓電風(fēng)扇因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低、無電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，在一些無電磁干擾、狹小空間、功耗小的局部散熱環(huán)境中具有廣闊的發(fā)展空間，因此壓電風(fēng)扇受到了廣泛的關(guān)注。目前壓電風(fēng)扇還存在的問題是，壓電振子模型的優(yōu)化理論還需進(jìn)一步完善；振動(dòng)產(chǎn)生的風(fēng)速、風(fēng)量有待加強(qiáng)；壓電風(fēng)扇的尺寸、形狀有待改進(jìn)等。
　　為提高壓電風(fēng)扇的散熱性能，本文通過壓電風(fēng)扇的尺寸優(yōu)化、形狀設(shè)計(jì)等方面對(duì)壓電風(fēng)扇的風(fēng)速和傳熱系數(shù)進(jìn)行分析。根據(jù)歐拉-伯努力梁理論模型，本文推導(dǎo)了單層壓電片

2、式壓電風(fēng)扇的振動(dòng)方程，結(jié)合流體力學(xué)的相關(guān)知識(shí)分析了其周圍空氣流動(dòng)的變化過程，并對(duì)壓電風(fēng)扇振動(dòng)產(chǎn)生的風(fēng)速及其散熱特性作了理論研究。
　　在理論研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用ANSYS14.0有限元軟件中的模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析對(duì)不同尺寸的單層壓電風(fēng)扇進(jìn)行仿真研究。模態(tài)分析主要研究了壓電片和彈性基板的尺寸、形狀對(duì)其振型以及一階諧振頻率的影響；諧響應(yīng)分析主要是為了研究壓電風(fēng)扇自由端的尖端位移以及激勵(lì)電壓的影響。
　　同時(shí)，本文通過搭建熱性能測(cè)試

3、系統(tǒng)對(duì)壓電風(fēng)扇的散熱性能進(jìn)行測(cè)試，和仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。由70mm×35mm×0.3mm的梯形基板和35mm×30mm×0.4mm的壓電陶瓷片構(gòu)成的壓電風(fēng)扇，在諧振頻率為35Hz，施加電壓為150V時(shí)，達(dá)到30mm的振幅（峰峰值），尖端風(fēng)速為3.15m/s，對(duì)60mm×60mm×5mm的橡膠加熱板（功率為0.4W）進(jìn)行散熱，外界溫度為15℃，加熱板表面溫度從70℃降到25℃且保持穩(wěn)定，斯特勞哈兒系數(shù)St=0.33，最大熱傳遞系數(shù)為150W