Principiul de proiectare a ventilatorului cu flux axial

Având în vedere contradicția dintre presiunea scăzută a aerului în performanța ventilatoarelor de aer condiționat și cerințele de volum mare de aer și zgomot redus în utilizare, acest studiu a selectat un prototip de ventilator cu flux axial cu performanțe excelente pentru aer condiționat ca model de cercetare comparativă pentru design curbat curbat. Structura de bază a prototipului: diametrul exterior rotorului 409mm, diametrul rotorului 120mm, raportul rotorului 0,29, număr de pale 4, debit 2220m3/h, presiune statică 20Pa, turație 880r/min. Designul noului ventilator se bazează pe premisa asigurării debitului, concentrându-se pe îmbunătățirea distribuției interne a debitului ventilatorului pentru a reduce zgomotul.
Proiectarea noului ventilator se bazează pe cercetările anterioare privind dinamica fluidelor și pe metodele de proiectare cvasi-3D existente, folosind tehnologia de îndoire de vârf și cuplarea CFD/CAD. Caracteristicile structurale ale prototipului tipic de roată eoliană sunt estimate prin CAD, iar software-ul comercial FLUENT este utilizat pentru a efectua calcule complete CFD 3D pentru a examina caracteristicile sale externe și interne de curgere și pentru a compara și analiza cu rezultatele experimentale; metoda convențională este utilizată pentru a realiza o proiectare preliminară a rotorului cvasi-3D, iar calculele CFD sunt efectuate pentru a examina caracteristicile debitului extern și intern al acestuia; rezultatele CAD/CFD ale ventilatorului prototip și ale ventilatorului nou sunt comparate și analizate, iar parametrii relevanți ai designului inițial sunt ajustați pentru a obține un plan aerodinamic mai bun; CFD este folosit pentru a prezice performanța ventilatorului după ajustare, iar parametrii relevanți sunt ajustați în continuare în funcție de rezultatele calculului pentru a optimiza și mai mult ventilatorul.
În plus, parametrii precum lungimea coardei lamei, unghiul de instalare a lamei, unghiul de cambra a lamei și linia arcului mijlociu al profilului trebuie să fie luați în considerare în proiectare. Acești parametri sunt optimizați și potriviți în mod rezonabil între ei pentru a îmbunătăți performanța aerodinamică-acustică a ventilatorului.
Luând în considerare factorii de mai sus, structura de bază a noului ventilator este proiectată: diametrul exterior al ventilatorului este de 408 mm, diametrul rotorului este de 100 mm, raportul rotorului este de 0,245, numărul de pale este de 4 , lungimea coardei vârfului/rădăcinii lamei este de 276/80 mm, unghiul de îndoire înainte este de 44 de grade, iar unghiul de măturare înainte este de 20 de grade.
În aceeași unitate exterioară, ventilatorul prototip și respectiv noul ventilator sunt simulate numeric. Mașina reală este simplificată în mod corespunzător în calcul, iar influența schimbătorului de căldură, a grilei de ieșire, a motorului și a suportului său nu este luată în considerare, dar este luată în considerare intrarea laterală.
Metoda volumului finit este folosită pentru discretizarea ecuațiilor de control, iar câmpul de curgere constant tridimensional al întregii unități exterioare este rezolvat implicit. Pentru calcul se folosește modelul de turbulență a arcelor Spalart-Alm, termenul de convecție adoptă formatul de diferență a vântului de ordinul doi, iar cuplarea presiune-grad este rezolvată de algoritmul standard SIM PLE.
Datorita complexitatii sistemului de ventilatoare, intregul domeniu de calcul foloseste grile nestructurate, iar numarul total de grile este de 110 x 104. Zona in care se afla rotorul este definita ca zona rotativa, care are un numar mare de grile. Condițiile limită de presiune sunt utilizate atât pentru intrare, cât și pentru ieșire. Intrarea este în condiții atmosferice, iar ieșirea are diferite contrapresiuni. Când valoarea reziduală a fiecărui calcul este mai mică de 1 x 10-3, calculul este considerat a fi convergent.