笔记本风扇噪音设计优化
了不起的Mac book air ，苹果MacBook Air 无处不透露简洁之美：圆润灵巧 & 机身轻薄。颇有"云想衣裳花想容，春风拂槛露华浓"的韵味。如果将来某天公司云业务一统宇宙，自己不用背着笔记本工作站到处跑，真希望日常工作能用上MacBook Air。
机身轻薄是带给顾客至美的体验，然而如此薄的机身是如何设计散热风扇？如此薄的机身散热风扇的效率和噪声属性咋样？
01PC散热风扇概述
笔记本大脑CPU和电子元件运行都会产生热，这些热会间接通过风扇进行冷却。散热风扇数量根据产品特点有1~3个，布置在机身背部如上图所示。
笔记本散热风扇几乎是所有风扇中厚度最薄的了。由于笔记本的散热口只能布置在侧边，因此就需要选择离心式风扇。下图所示为MacBook 比较飘逸个性的散热气流路径流动示意图，其他PC产品为了降低成本散热路径设计都比较粗鲁直接。
笔记本执行高难度动作，CPU等电子元件散热量显著上升，这时候风扇转速可能达到10000转以上，伴随明显的风扇声音。比如我的Lenovo笔记本运行XFlow软件可以产生类似电吹风的声音。
02产品变迁之路
01 - 直叶片
最简单的风扇叶片是直叶片形式，这种叶片加工简单，叶片强度容易保证。扩压器采用常见的蜗壳形式，由于对风扇的压差需求不高，因此加大蜗壳出口面积用来提高风量，同时降低BPF噪声大小。
为了提高风扇效率以及降低噪声水品，需要采用复杂的三维扭曲叶片。叶片数量也进一步提高降低每个叶片的载荷，并控制叶片流道内流动均匀性。
更先进的设计方向逐渐侧重旋转叶片和扩压器的相互匹配，下图中扩压器形式已经发生明显的变更。
渲染手段
智商税
近期查阅了关于笔记本散热风扇技术研发，很难找到非常详实的文章或者介绍材料。对比产品手册发现大部分宣传都是借助PS渲染做出来的，比如上文华硕和联想等在京东上的介绍材料。既然是渲染做出来的，想必其中必然藏了诸多的智商税！
01 - 卡脖子问题
近期从媒体得到一个信息：中兴通讯已经将风扇开发技术当作公司一个卡脖子难题：亟待解决。据说中兴发现产品上的风扇性能总是被供应商定义，自己没有能力摩擦供应商，因此希望能够建立自主研发能力。在这里祝成功！
02 - 大涡模拟
当年的高丽王国联合扶桑国在2017年发表了一篇笔记本风扇的噪声仿真文章，难得找到一篇正规文章研究笔记本风扇气动噪声难题。
因为是5年前的研究，因此他们的研究风扇还是最简单的直叶片和蜗壳组合形式，如下图所示：
作者首先采用大涡模拟方法计算瞬态流场，特别提到亚格子应力模型中Smagorinsky常数选择0.15效果比较好。虽然风扇比较小，但是网格也有2000多万，可见这个小风扇仿真难度并不低。
流场压力分布结果显示叶尖位置和蜗壳出口位置波动非常明显，因此他们推测这些位置是噪声源主要激发区域。这个推测感觉把他们后续的优化方向带偏了。
03 - 声类比
作者接下来采用声类比FWH仿真计算了噪声频谱，发现图中绿色虚线BPF预测结果非常好，但是红色虚线低频区域预测差强人意。他们给出的解释是FWH方法限制因素比较多，一些部位算不准也是必然的。潜台词或许是能够把BPF算准已经相当不错了。
根据流场结果得到认知：叶尖区域波动相对明显。因此作者再次通过仿真方法验证两个叶尖切割方案对结果的影响。仿真结果显示总声压级能够略微下降0.4~0.8dB，比较可惜没有加工一个样品来验证效果。
可能由于各家产品保密原因，笔记本风扇噪声研究没有看到PowerFLOW相关公开文章，希望早日能看到并继续更新。
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