بررسی عددی جریان هوای خروجی واحد بیرونی کولر گازی دو تکه و مطالعه‌ی تأثیر پنجره مشبک بر شدت جریان و فاصله پرتاب هوای خروجی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، پژوهشگاه نیرو، مرکز تحقیقات مدیریت بارهای سرمایشی و تهویه مطبوع، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد یاسوج، دانشگاه آزاد اسلامی، یاسوج، ایران

3 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، شهرداری شیراز، شیراز، ایران

4 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، پژوهشگاه نیرو، مرکز تحقیقات مدیریت بارهای سرمایشی و تهویه مطبوع، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

5 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

بررسی جریان هوای عبوری از واحد بیرونی کولر گازی و مطالعه‌ی تأثیر پنجره مشبک بر روی مشخصه‌های جریان هوای گرم خروجی دارای اهمیت زیادی به‌ویژه در مجتمع‌های آپارتمانی است. در این پژوهش، تأثیر دو نوع پنجره مشبک صنعتی (دایروی و مربعی) و یک پنجره مشبک پیشنهادی )طراحی شده‌ با مقطع بال‌واره متقارن با هدف هدایت جریان در جهت دلخواه) بر شدت جریان و فاصله پرتاب هوا بررسی شده است. ارزیابی عددی رفتار جریان سیال شامل مدل‏سازی هندسی، تولید شبکه و حل جریان در فضای محاسباتی می‏باشد. برای شبیه‏سازی جریان درون فن از چارچوب مرجع چرخان و نیز مدل آشفتگی k-ԑ تحقق‏پذیر استفاده شده است. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی برای واحد بیرونی با پنجره مشبک دایروی نشان داد که اختلاف نرخ جریان خروجی به‌طور متوسط در سه دور بالای فن، 24/6 % است. نتایج حل جریان نشان دادند که پنجره مشبک باعث کاهش نرخ جریان هوای خروجی، افزایش فشار پشت پروانه‌ و افزایش تعداد گردابه‌ها می‌شود. از طرف دیگر، از نقطه‌نظر عملکرد آیرودینامیک بی‌بعد و نیز فاصله پرتاب هوا، به‌ترتیب پنجره مشبک پیشنهادی و دایروی دارای بهترین عملکرد هستند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Zhao X., Sun J., Zhang Z., Prediction and measurement of axial flow fan aerodynamic and aeroacoustic performance in a split-type air-conditioner outdoor unit, International Journal of Refrigeration, Vol. 36, No. 3, pp. 1098-1108, 2013.
[2]  Outdoor Unit Service Manual, Mitsubishi Electric, Mr. Slim No. OB425, MUH-A30VD.
[3]  Bahrainian S. S., Bakhshesh M., Geometrical modeling of the centrifugal turbo pump's propeller and numerical simulation of the fluid's within, The 17th Annual International Conference on Mechanical Engineering (ISME 2009), Tehran, Iran, 2009.
[4]  Naderan Tahan M., Bahrainian S. S., The effect of pressure ratio variations on performance characteristics of a radial twin entry turbine using geometrical modeling and flow simulation, Modares Mechanical Engineering, Vol. 13, No. 14, pp. 220-232, 2014.
[5]  Liu S. H., Huang R. F., Chen L. J., Performance and inter-blade Flow of axial flow fans with different blade angles of attack", Journal of the Chinese Institute of Engineers, vol. 34, no. 1, pp. 141-153, 2011.
[6]  Crocker M. J., Arenas J. P., Dyamannavar R. E., Identification of noise sources on a residential split-system air-conditioner using sound intensity measurements, Applied Acoustics, Vol.65, No. 5, pp. 545-558, 2004.
[7]  Zhu Y. J., Ouyang H., Dub Z. H., Experimental and numerical investigation of noise generated by rotor blade passing an exhaust grille, Noise Control Eng. J., Vol. 56, No. 4, pp. 225-234, 2008.
[8]  Jie T., Hua O., Yadong W., Experimental and numerical study on aerodynamic noise of outdoor unit of room air conditioner with different grilles, International Journal of Refrigeration, Vol. 32, No. 5, pp. 1112-1122, 2009.
[9]  Gulhane N., Patil S., Singh K., Acoustic analysis of condenser fan of split air conditioner using numerical and experimental method, International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration, Vol. 23, pp. 1550012-1–1550012-12, 2015. DOI: 10.1142/S2010132515500121
[10]         Arreira E. M. B., Negrão C. O.R., Ch. Hermes J. L., Thermo economic analysis and optimization of residential split-typ air conditioners, Applied Thermal Engineering, vol. 50, no. 1, pp. 629-636, 2013.
[11]         Avara A., Daneshgar E., Optimum placement of condensing units of split-type air-conditioners by numerical simulation", Energy and Buildings, Vol. 40, No. 7, pp. 1268-1272, 2008.
[12]         Ryu K., Lee K. S., Kim B. S., Optimum placement of top discharge outdoor unit installed near a wall, Energy and Buildings, Vol. 59, pp. 228-235, 2013.
[13]         Huang H., Wang Zh., Liu Zh., "Investigation of aerodynamic performance of small axial flow fan coupled with deflecting ring, Proc IMechE Part C: J Mechanical Engineering Science, Vol. 231, No. 10, pp. 1839-1848, 2017.
[14]         Wang H., Tian J., Ouyang H., Wu Y., Du Zh., Aerodynamic performance improvement of upflow outdoor unit of air conditioner by redesigning the bell-mouth profile, International Journal of Refrigeration, Vol. 46, pp. 173–184, 2014.
[15]         Chengjun W., Jiang L., Jie P., Influence of surrounding structures upon the aerodynamic and acoustic performance of the outdoor unit of a split air-conditioner, Chinese Journal of Mechanical Engineering, Vol. 27, No. 4, pp. 836–845, 2014.
 [16]        Amano R. S., Lee E. K., Xu C., Xie J., Investigation of the unsteady flow generated by an  axial fan: experimental testing and simulations, International Journal of Rotating Machinery, Vol. 3, No. 3, pp. 256-263, 2005.
[17]         Wang J., and Wu K., Numerical Analysis of the Tip Vortex in an Air-Conditioner’s Propeller, TASK QUARTERLY, Vol. 10, pp. 101-112, 2006.
[18]         Jiang-ping C., Cai-ling J., Zhi-jiu C., Tian J., OuYang H., Zhao-hui D., Experimental and numerical study on aeroacoustic sound of axial flow fan in room air conditioner, Applied Acoustics, Vol. 68, No. 4, pp. 458-472, 2007.{Carey, 1998 #8}
[19]         ZhaoX., Sun J., Zhang Z., Numerical and experimental investigation of flow behavior and aerodynamic noise in axial flow fan of air-conditioner, Proceedings of ASME Turbo Expo 2011 GT2011, June 6-10, Vancouver, British Columbia, Canada, 2011.
[20]         Hu J., Ding G., Effect of the air outlet louver on the noise generated by the outdoor set of a split-unit air conditioner, Applied Thermal Engineering, Vol. 26, No. 14-15, pp. 1737-1745, 2006.
[21]         Hu J., Ding G., Effect of deflecting ring on Noise Generated by Outdoor Set of a Split-Unit Air Conditioner, International Journal of Refrigeration, Vol. 29, No. 3, pp. 505-513, 2006.
[22]         Alič G., Širok B., Schweiger V., Impact of the Guard Grill on the Integral and Local Characteristics of an Axial Fan, Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering Vol. 54, No. 10, pp.662-674, 2008.
[23]         Alič G., Širok B., Schweiger V., Method for Modifying Axial Fan’s Guard Grill and its Impact on Operating Characteristics, Forsch Ingenieurwes, Vol. 74, No. 2, pp. 87-98, 2010.
[24]         Gullbrand J., Beltman W., Numerical prediction of flow rates and aero-acoustic from small radial notebook, International Conference on Fan Noise, Technology and Numerical Method, France, 2012.
[25]         Kashkooli F. M., Bahrainian S. S., Saffarian M. R., "Flow simulation in outdoor unit of a split-type air conditioner, The National Conference of Iran Mechanical Engineering, 2013, Shiraz, Iran.  
[26]         Zargar B., Kashkooli F. M., Soltani M., Wright K. E., Ijaz M. Kh., Sattar S. A., Mathematical modeling and simulation of bacterial distribution in an aerobiology chamber using computational fluid dynamics, American Journal of Infection Control, Vol. 44, No. 9, pp. S127-S137, 2016.
[27]         Fluent 6.3 User’s Guide, Fluent. Inc. 2006.
[28]         Joseph D. D., Nield D. A., Papanicolaou G., Nonlinear equation governing flow in a saturated porous medium, Water Resources Research, Vol. 18, No. 4, pp. 1049-1052, 1982.