Princip dizajna ventilatora aksijalnog protoka

S obzirom na kontradikciju između niskog tlaka zraka u radu ventilatora klima uređaja i zahtjeva za velikim volumenom zraka i niskom bukom pri uporabi, ova je studija odabrala prototip ventilatora s aksijalnim protokom s izvrsnim performansama za klimatizaciju kao usporedni istraživački model za zakrivljeni swept dizajn. Osnovna struktura prototipa: vanjski promjer rotora 409mm, promjer rotora 120mm, omjer rotora 0,29, broj lopatica 4, protok 2220m3/h, statički tlak 20Pa, brzina 880r/min. Dizajn novog ventilatora temelji se na premisi osiguravanja brzine protoka, s fokusom na poboljšanje unutarnje distribucije protoka ventilatora kako bi se smanjila buka.
Dizajn novog ventilatora temelji se na prethodnim istraživanjima dinamike fluida i postojećim metodama kvazi-3D dizajna, koristeći vodeću tehnologiju savijanja rubova i CFD/CAD spojnicu. Strukturne karakteristike tipičnog prototipa kotača za vjetar procjenjuju se pomoću CAD-a, a komercijalni softver FLUENT koristi se za izvođenje potpunih 3D CFD proračuna za ispitivanje njegovih vanjskih i unutarnjih karakteristika protoka, te za usporedbu i analizu s eksperimentalnim rezultatima; konvencionalna metoda se koristi za izradu preliminarnog kvazi-3D dizajna rotora, a CFD proračuni se izvode kako bi se ispitale vanjske i unutarnje karakteristike protoka; uspoređuju se i analiziraju CAD/CFD rezultati prototipa ventilatora i novog ventilatora, a relevantni parametri početnog dizajna prilagođavaju se kako bi se postigao bolji plan aerodinamičkog rasporeda; CFD se koristi za predviđanje performansi ventilatora nakon podešavanja, a relevantni parametri se dalje prilagođavaju u skladu s rezultatima izračuna kako bi se dodatno optimizirao ventilator.
Osim toga, parametri kao što su duljina tetive lopatice, kut ugradnje lopatice, kut nagiba lopatice i linija središnjeg luka aeroprofila moraju se uzeti u obzir u dizajnu. Ovi su parametri optimizirani i razumno usklađeni jedni s drugima kako bi se poboljšala aerodinamička i akustična izvedba ventilatora.
Uzimajući u obzir gore navedene čimbenike, dizajnirana je osnovna struktura novog ventilatora: vanjski promjer ventilatora je 408 mm, promjer impelera je 100 mm, omjer impelera je 0,245, broj lopatica je 4 , duljina vrha oštrice/korijena oštrice je 276/80 mm, kut savijanja prema naprijed je 44 stupnja, a kut zakretanja prema naprijed je 20 stupnjeva.
U istoj vanjskoj jedinici numerički su simulirani prototip ventilatora i novi ventilator. Stvarni stroj je u proračunu primjereno pojednostavljen, a utjecaj izmjenjivača topline, izlazne rešetke, motora i njegovog nosača nije uzet u obzir, već je uzet u obzir bočni ulaz.
Metoda konačnog volumena koristi se za diskretizaciju upravljačkih jednadžbi, a trodimenzionalno ravnomjerno polje protoka cijele vanjske jedinice rješava se implicitno. Spalart-Almov model lučne turbulencije koristi se za izračun, izraz konvekcije usvaja format razlike drugog reda prema vjetru, a sprega tlaka i stupnja rješava se standardnim algoritmom SIM PLE.
Zbog složenosti ventilatorskog sustava, cijela računska domena koristi nestrukturirane mreže, a ukupan broj mreža je 110 x 104. Područje u kojem se nalazi impeler definirano je kao rotirajuće područje koje ima veliki broj mreža. Granični uvjeti tlaka koriste se i za ulaz i za izlaz. Na ulazu su atmosferski uvjeti, a na izlazu se daju različiti povratni tlakovi. Kada je rezidualna vrijednost svakog izračuna manja od 1 x 10-3, izračun se smatra konvergentnim.