Ontwerpprincipe van axiale ventilator

Met het oog op de tegenstelling tussen de lage luchtdruk in de prestaties van airconditionerventilatoren en de eis van een groot luchtvolume en een laag geluidsniveau tijdens het gebruik, werd in dit onderzoek een prototype van een axiale stromingsventilator met uitstekende prestaties voor airconditioning geselecteerd als vergelijkend onderzoeksmodel voor gebogen geveegd ontwerp. De basisstructuur van het prototype: buitendiameter waaier 409 mm, waaierdiameter 120 mm, waaierverhouding 0,29, aantal bladen 4, stroomsnelheid 2220 m3/u, statische druk 20 Pa, snelheid 880 tpm. Het ontwerp van de nieuwe ventilator is gebaseerd op het uitgangspunt om het debiet te garanderen, waarbij de nadruk ligt op het verbeteren van de interne stroomverdeling van de ventilator om het geluid te verminderen.
Het ontwerp van de nieuwe ventilator is gebaseerd op eerder onderzoek naar de vloeistofdynamica en bestaande quasi-3D-ontwerpmethoden, waarbij gebruik wordt gemaakt van geavanceerde buigtechnologie en CFD/CAD-koppeling. De structurele kenmerken van het typische prototype van een windwiel worden geschat met CAD, en de commerciële software FLUENT wordt gebruikt om volledige 3D CFD-berekeningen uit te voeren om de externe en interne stromingskarakteristieken te onderzoeken, en te vergelijken en te analyseren met experimentele resultaten; de conventionele methode wordt gebruikt om een ​​voorlopig quasi-3D-waaierontwerp te maken, en CFD-berekeningen worden uitgevoerd om de externe en interne stromingskarakteristieken te onderzoeken; de CAD/CFD-resultaten van het prototype van de ventilator en de nieuwe ventilator worden vergeleken en geanalyseerd, en de relevante parameters van het oorspronkelijke ontwerp worden aangepast om tot een beter aerodynamisch lay-outplan te komen; CFD wordt gebruikt om de prestaties van de ventilator na aanpassing te voorspellen, en op basis van de berekeningsresultaten worden de relevante parameters verder aangepast om de ventilator verder te optimaliseren.
Bovendien moet bij het ontwerp rekening worden gehouden met parameters zoals de koordelengte van het blad, de installatiehoek van het blad, de camberhoek van het blad en de middenbooglijn van het vleugelprofiel. Deze parameters zijn geoptimaliseerd en redelijk op elkaar afgestemd om de aerodynamisch-akoestische prestaties van de ventilator te verbeteren.
Rekening houdend met de bovenstaande factoren is de basisstructuur van de nieuwe ventilator ontworpen: de buitendiameter van de ventilator is 408 mm, de waaierdiameter is 100 mm, de waaierverhouding is 0,245, het aantal bladen is 4 De lengte van de bladpunt/bladwortelkoord is 276/80 mm, de voorwaartse buighoek is 44 graden en de voorwaartse zwaaihoek is 20 graden.
In dezelfde buitenunit worden respectievelijk de prototypeventilator en de nieuwe ventilator numeriek gesimuleerd. De eigenlijke machine wordt op passende wijze vereenvoudigd in de berekening, en er wordt geen rekening gehouden met de invloed van de warmtewisselaar, het uitlaatrooster, de motor en de beugel ervan, maar met de zij-inlaat.
De eindige volumemethode wordt gebruikt om de controlevergelijkingen te discretiseren, en het driedimensionale constante stroomveld van de gehele buitenunit wordt impliciet opgelost. Voor de berekening wordt gebruik gemaakt van het Spalart-Alm Arcs-turbulentiemodel, de convectieterm neemt het tweede-orde bovenwindsverschilformaat aan en de druk-graadkoppeling wordt opgelost door het standaard SIM PLE-algoritme.
Vanwege de complexiteit van het ventilatorsysteem wordt in het hele rekendomein gebruik gemaakt van ongestructureerde roosters en bedraagt ​​het totale aantal roosters 110 x 104. Het gebied waar de waaier zich bevindt, wordt gedefinieerd als het roterende gebied, dat een groot aantal roosters heeft. Voor zowel de inlaat als de uitlaat worden de drukrandvoorwaarden gebruikt. De inlaat is onder atmosferische omstandigheden en de uitlaat krijgt verschillende tegendrukken. Wanneer de restwaarde van elke berekening kleiner is dan 1 x 10-3, wordt de berekening als geconvergeerd beschouwd.