Принцип на проектиране на вентилатора с аксиален поток

С оглед на противоречието между ниското въздушно налягане при работата на вентилаторите на климатика и изискването за голям въздушен обем и нисък шум при използване, това проучване избра прототип на вентилатор с аксиален поток с отлична производителност за климатизация като сравнителен изследователски модел за извит дизайн. Основната структура на прототипа: външен диаметър на работното колело 4 0 9 mm, диаметър на работното колело 120 mm, съотношение на работното колело 0,29, брой лопатки 4, дебит 2220 m3 / h, статично налягане 20 Pa, скорост 880 r / min. Дизайнът на новия вентилатор се основава на предпоставката за осигуряване на скоростта на потока, като се фокусира върху подобряването на вътрешното разпределение на потока на вентилатора за намаляване на шума.
Дизайнът на новия вентилатор се основава на предишни изследвания на динамиката на флуидите и съществуващи квази-3D методи за проектиране, като се използва водеща технология за огъване на ръба и CFD/CAD свързване. Структурните характеристики на типичното прототипно вятърно колело се оценяват от CAD, а комерсиалният софтуер FLUENT се използва за извършване на пълни 3D CFD изчисления, за да се изследват неговите външни и вътрешни характеристики на потока и да се сравнят и анализират с експериментални резултати; конвенционалният метод се използва за създаване на предварителен квази-3D дизайн на работно колело и се извършват CFD изчисления, за да се изследват външните и вътрешни характеристики на потока; резултатите от CAD/CFD на прототипа на вентилатора и новия вентилатор се сравняват и анализират и съответните параметри на първоначалния дизайн се коригират, за да се постигне по-добър аеродинамичен план на оформление; CFD се използва за предсказване на производителността на вентилатора след настройка и съответните параметри се коригират допълнително според резултатите от изчислението за допълнително оптимизиране на вентилатора.
Освен това при проектирането трябва да се вземат предвид параметри като дължина на хордата на перката, ъгъл на монтаж на перката, ъгъл на наклон на перката и линия на средната дъга на аеродинамичния профил. Тези параметри са оптимизирани и подходящо съгласувани един с друг, за да се подобри аеродинамично-акустичната производителност на вентилатора.
Като се вземат предвид горните фактори, основната структура на новия вентилатор е проектирана: външният диаметър на вентилатора е 408 mm, диаметърът на работното колело е 100 mm, съотношението на работното колело е 0,245, броят на перките е 4 , дължината на върха на острието/корпуса на острието е 276/80 mm, ъгълът на огъване напред е 44 градуса, а ъгълът на завъртане напред е 20 градуса.
В същото външно тяло прототипът на вентилатора и новият вентилатор са съответно числено симулирани. Действителната машина е подходящо опростена при изчислението и влиянието на топлообменника, изходната решетка, двигателя и неговата скоба не се взема предвид, но се взема предвид страничният вход.
Методът на крайния обем се използва за дискретизиране на уравненията за управление и триизмерното стабилно поле на потока на цялото външно тяло се решава имплицитно. За изчислението се използва моделът за турбулентност на дъгите на Spalart-Alm, терминът на конвекцията приема формата на разликата от втори ред срещу вятъра, а връзката степен на налягане се решава чрез стандартния алгоритъм SIM PLE.
Поради сложността на вентилаторната система, цялата област на изчисление използва неструктурирани решетки, а общият брой на решетки е 110 x 104. Областта, в която е разположено работното колело, се определя като въртяща се зона, която има голям брой решетки. Граничните условия на налягането се използват както за входа, така и за изхода. Входът е при атмосферни условия, а на изхода се дава различно обратно налягане. Когато остатъчната стойност на всяко изчисление е по-малка от 1 x 10-3, изчислението се счита за сближено.