风扇是发动机冷却系统的重要部件之一,其性能好坏直接关系到发动机能否正常运转。风扇消耗的功率占到发动机输出功率的5%~8%,风扇噪声也是车内外噪声的重要来源之一。发动机风扇的设计原则是在满足发动机冷却能力的前提下,提高风扇效率,降低风扇噪声。随着相关法规的不断严格和人们对车辆舒适性的要求不断提高,降低车辆能耗和噪声一直是现代汽车设计考虑的重点。因此,改进风扇设计一直是发动机冷却系统的重要研究课题。本文首先介绍了风扇的工作原理,包括基元级的速度三角形、叶型和叶栅参数以及叶栅的空气动力学方程。归纳了气动声学理论的发展过程以及风扇气动噪声的分类和产生机理。介绍了计算流体动力学的发展、流场数学模型的建立及求解以及湍流的数值模型,并简单介绍了Fluent软件的特点。利用CFD技术和Fluent软件,本文建立了风扇气动性能计算的单叶片模型,计算了风扇流量同静压、功率和效率的性能曲线,并通过实验验证了模型的准确性。利用Fluent软件中的宽带噪声模型,计算了一款风扇在7个转速下的气动噪声,结果表明,计算值比实验值普遍小11dB左右,但趋势一致,证明该模型可用于风扇气动噪声的对比。针对某主机厂提出的冷却要求,选择了一款现有的风扇进行正交试验设计。选取了轮毂比、叶尖安装角和叶尖弦长三个因素进行分析,得到了各因素对该风扇性能的影响,并找到了最优的参数组合,提高了风扇性能。优化后的风扇流量提高了8%,噪声同原风扇基本相同,满足了新的冷却需求。