بررسی پارامترهای طراحی موثر بر عملکرد فن محوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

فن‌ها قلب تپنده سیستم بوده و نقش بسزایی در فرایند تولید در صنایع ایفا می‌کنند. هدف از این تحقیق تحلیل جریان عبوری از فن فروصوت محوری و بررسی پارامترهای موثر بر عملکرد فن محوری می‌باشد. طراحی فن با نرم‌افزار Solidworks و شبیه‌سازی‌ها در نرم‌افزار CFX با مدل‌های آشفتگی SST k-ω و k-ε انجام شده است. در بررسی توزیع فشار و جدایش جریان مشاهده می‌شود که جدایش جریان در قسمت پشت لبه‌ی حمله پره اتفاق می‌افتد و هرچه به نوک پره نزدیک می‌شویم گردابه‌های حاصل از جدایش جریان نزولی می‌شود. همچنین تاثیر تغییر طول پره‌ها و زاویه‌ی آن‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد در سرعت‌های دورانی مختلف زاویه‌ی بهینه‌ی پره متفاوت است و با افزایش دور فن بیشینه‌ی درصد کارایی فن در زاویه‌ی حمله‌ی کوچک‌تری اتفاق می‌افتد. با افزایش 20 درصدی طول پره دبی خروجی فن به میزان %5/47 و توان مصرفی فن به‌اندازه‌ی %53 افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Britannica, The Editors of Encyclopedia. Fan. Encyclopedia Britannica, http://www.britannica.com/technology/fan-ventilating-device.
[2]  Li C., Li X., Li P., Ye X., Numerical investigation of impeller trimming effect on performance of an axial flow fan, Energy, Vol. 75, pp. 534-548, 2014.
[3]  Lin S.C. and Huang C.L., An integrated experimental and numerical study of forward–curved centrifugal fan, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 26, No. 5, pp. 421-434, 2002.
[4]  Yang S. S., Kong F. Y., Jiang W. M., Yun Q. X., Effects of impeller trimming influencing pump as turbine, Computers & Fluids, Vol. 67, pp. 72- 78, 2012.
[5]  Krishna S.R., Krishna A.R. and Ramji K., Reduction of motor fan noise using CFD and caa simulations, Applied acoustics, Vol. 72, No. 12, pp. 982-992, 2011.
[6]  Scheit C., Karic B. and Becker S., Effect of blade wrap angle on efficiency and noise of small radial fan impellers—a computational and experimental study, Journal of Sound and Vibration, Vol. 331, No. 5, pp. 996-1010, 2012.
[7]  Hu B. b., OuYang H., Wu Y. d., Jin, G. y., Qiang, X.q. and Du Z.h., Numerical prediction of the interaction noise radiated from an axial fan, Applied acoustics, Vol. 74, No. 4, pp. 544-552, 2013.
[8]  Pathak Y.R., Baloni B.D. and Channiwala D.S., Numerical simulation of centrifugal blower using CFX, International Journal of Electronics, Communication & Soft Computing Science and Engineering, pp. 242-247, 2012.
[9]  Chen Y.C., Chen C.L. and Dong Q., CFD modeling for motor fan system, in Electric Machines and Drives Conference, IEMDC'03. IEEE International, Vol. 2, pp. 764-768, 2003.
[10]  Li W. G., Effects of viscosity on turbine mode performance and flow of a low specific speed centrifugal pump, Applied Mathematical Modelling, Vol. 40, No. 2, pp. 904-926, 2016.
[11]  Mohammadipour D., Najafi A., Alemi H., Riasi A., Numerical Analysis on the Effects of Impeller Geometry Parameters for a Centrifugal Pump in Reverse Operation, Modares Mechanical Engineering, Vol. 17, No. 9, pp. 13-24, 2017. (in Persian)
[12]  Lee K. S., Kim K. Y. and Samad, A., Design optimization of low-speed axial flow fan blade with three-dimensional rans analysis, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 22, No. 10, pp. 1864-1869, 2008.
[13] Swaroop M. P., Paul Raphy T., Varun Menon., Vivek Balachandran, Arjun M., Melvin Raj C R., Optimisation of Fan Blade Angle, Swaroop M P.et.al. Int, Journal of Engineering Research and Application, Vol. 7, No. 1, pp. 69-71, 2017.
[14]  Betta V., Cascetta V. F., Musto F., Numerical study of the optimization of the pitch angle of an alternative jet fan in a longitudinal tunnel ventilation system, Tunnelling and Underground Space Technology, article in the press, Vol. 24, No. 2, pp. 164-172, 2009.
[15]  Yao H., Yan P. and Han W., Numerical investigation of influence of rotor/stator interaction on blade boundary layer flow in a low speed compressor,Journal of Thermal Science, vol. 20, pp. 39-46, 2011.
[16]  Ayremlouzadeh H. and Ghafouri J., Computational fluid dynamics simulation and experimental validation of hydraulic performance of a vertical suspended api pump (research note), International Journal of Engineering-Transactions B: Applications, Vol. 29, No. 11, pp. 1612-1620, 2016.
[17] Ghorbanian K. and Amanifard, N., A numerical investigation on the unstable flow in a single stage of an axial compressor, International Journal of Engineering-Transactions A: Basics, Vol. 16, No. 2, pp. 171-180, 2003.
 [18]  Tahani M., Saremian S., Investigation effect of changes geometry of impeller on turbine mode performance of the centrifugal pump at the governing condition of the urban water distribution network, Modares Mechanical Engineering, Vol. 18, No. 01, pp. 11-19, 2018 (in Persian)
[19]  Zhou X., Wolf J. M., CFD analysis of unsteady separated transonic oscillation cascade aerodynamics, Turbo and Jet Engines,Vol. 21, No. 3, pp.143-153, 2004.
[20]  Ehghaghi M. B., Kuzegar Ghiyasi K., Vajdi M., Study of the Effect of Blade Numbers on Centrifugal Pump Performance, Tabriz Mechanical Engineering, Vol. 48, No. 04, pp. 39-46, 2019 (in Persian)
[21]  Pecnik P., Pieringer P., Sanz W., Numerical investigation of the secondary flow of a transonic turbine stage using various turbulence closures, inProceedings of The ASME Turbo Expo;Power for Land, Sea and Air:Nevada, ASME, Vol.6, pp. 1185-1193, 2005.
[22]  Rajabi N., Rafee R., Frazam-Alipour S., Effect of Blade Design Parameters on the Air Flow through an Axial Fan, International Journal of Engineering (IJE), TRANSACTIONS A: Basics Vol. 30, No. 10, pp. 1583-1591, 2017.
     نوربخش،ا.، توربو ماشین ها، انتشارات دانشگاه تهران، چاپ سوم، سال1378.   [23] [24]  ANSYS Inc, ANSYS-CFX, Release 16, Documentation, Reference Guide,)2016(  
[25] Yang S. S., Kong F. Y., Derakhshan S., Theoretical numerical and experimental prediction of pump as turbine performance, Renewable Energy, Vol. 48, No. 1, pp. 507-513, 2012.  
 [26]  http://www.sunon.com/catalog Download/DC Brushless Fan & Blower/IP68.