หลักการออกแบบพัดลมไหลตามแนวแกน

เมื่อพิจารณาถึงความขัดแย้งระหว่างความกดอากาศต่ำในการทำงานของพัดลมเครื่องปรับอากาศกับความต้องการปริมาณอากาศที่มากและมีเสียงรบกวนต่ำในการใช้งาน การศึกษานี้จึงเลือกต้นแบบพัดลมไหลตามแนวแกนที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมสำหรับเครื่องปรับอากาศเป็นแบบจำลองการวิจัยเปรียบเทียบสำหรับ การออกแบบโค้งมน โครงสร้างพื้นฐานของต้นแบบ: เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของใบพัด 409 มม., เส้นผ่านศูนย์กลางใบพัด 120 มม., อัตราส่วนใบพัด 0.29, จำนวนใบพัด 4 ใบ, อัตราการไหล 2220 ลบ.ม./ชม., แรงดันคงที่ 20Pa, ความเร็ว 880r/นาที การออกแบบพัดลมใหม่มีพื้นฐานมาจากการรับประกันอัตราการไหล โดยมุ่งเน้นที่การปรับปรุงการกระจายการไหลภายในของพัดลมเพื่อลดเสียงรบกวน
การออกแบบพัดลมแบบใหม่นั้นอิงจากการวิจัยพลศาสตร์ของไหลก่อนหน้านี้และวิธีการออกแบบกึ่ง-3D ที่มีอยู่ โดยใช้เทคโนโลยีการดัดขอบชั้นนำและการเชื่อมต่อ CFD/CAD ลักษณะโครงสร้างของล้อลมต้นแบบทั่วไปประเมินโดย CAD และซอฟต์แวร์เชิงพาณิชย์ FLUENT ใช้ในการคำนวณ 3D CFD เต็มรูปแบบเพื่อตรวจสอบลักษณะการไหลภายนอกและภายใน และเปรียบเทียบและวิเคราะห์กับผลการทดลอง วิธีการทั่วไปใช้ในการออกแบบใบพัดกึ่ง-3D เบื้องต้น และทำการคำนวณ CFD เพื่อตรวจสอบลักษณะการไหลภายนอกและภายใน ผลลัพธ์ CAD/CFD ของพัดลมต้นแบบและพัดลมใหม่จะถูกเปรียบเทียบและวิเคราะห์ และพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของการออกแบบเริ่มต้นจะได้รับการปรับเปลี่ยนเพื่อให้ได้แผนเค้าโครงตามหลักอากาศพลศาสตร์ที่ดีขึ้น CFD ใช้เพื่อคาดการณ์ประสิทธิภาพของพัดลมหลังการปรับ และพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องจะถูกปรับเพิ่มเติมตามผลการคำนวณเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพพัดลมให้ดียิ่งขึ้น
นอกจากนี้ จำเป็นต้องพิจารณาพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความยาวคอร์ดของใบมีด มุมการติดตั้งใบมีด มุมแคมเบอร์ของใบมีด และเส้นส่วนโค้งกลางของ airfoil พารามิเตอร์เหล่านี้ได้รับการปรับให้เหมาะสมและจับคู่กันอย่างสมเหตุสมผลเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพตามหลักอากาศพลศาสตร์-อะคูสติกของพัดลม
เมื่อคำนึงถึงปัจจัยข้างต้นแล้ว โครงสร้างพื้นฐานของพัดลมใหม่จึงได้รับการออกแบบ: เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของพัดลมคือ 408 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางใบพัดคือ 100 มม. อัตราส่วนใบพัดคือ 0.245 จำนวนใบพัดคือ 4 ปลายใบมีด/คอร์ดรากใบมีดคือ 276/80 มม. มุมโค้งงอไปข้างหน้าคือ 44 องศา และมุมกวาดไปข้างหน้าคือ 20 องศา
ในยูนิตกลางแจ้งเดียวกัน พัดลมต้นแบบและพัดลมตัวใหม่จะถูกจำลองเป็นตัวเลขตามลำดับ เครื่องจักรจริงนั้นถูกทำให้ง่ายขึ้นในการคำนวณอย่างเหมาะสม และไม่คำนึงถึงอิทธิพลของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, กระจังหน้าทางออก, มอเตอร์และตัวยึด แต่พิจารณาทางเข้าด้านข้าง
วิธีปริมาตรจำกัดใช้เพื่อแยกสมการควบคุม และสนามการไหลคงที่สามมิติของคอยล์ร้อนทั้งหมดได้รับการแก้ไขโดยปริยาย แบบจำลองความปั่นป่วนส่วนโค้ง Spalart-Alm ใช้สำหรับการคำนวณ เงื่อนไขการพาความร้อนใช้รูปแบบผลต่างเหนือลมลำดับที่สอง และข้อต่อระดับความดันได้รับการแก้ไขโดยอัลกอริทึม SIM PLE มาตรฐาน
เนื่องจากความซับซ้อนของระบบพัดลม โดเมนการคำนวณทั้งหมดจึงใช้กริดที่ไม่มีโครงสร้าง และจำนวนกริดทั้งหมดคือ 110 x 104 พื้นที่ที่ใบพัดตั้งอยู่ถูกกำหนดให้เป็นพื้นที่หมุนซึ่งมีกริดจำนวนมาก เงื่อนไขขอบเขตความดันใช้สำหรับทั้งทางเข้าและทางออก ทางเข้าคือสภาพบรรยากาศ และทางออกจะได้รับแรงดันต้านที่แตกต่างกัน เมื่อมูลค่าคงเหลือของการคำนวณแต่ละครั้งน้อยกว่า 1 x 10-3 การคำนวณจะถือเป็นการลู่เข้า