اصلاح پروفیل ایرفویل فن بدون پره و بررسی منحنی افزایش دبی فن

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف

3 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

در این پژوهش، ضمن معرفی پارامترهای موثر درعملکرد فن‌های بدون پره، پروفیل مقطع فن که مؤثرترین و مهم‌ترین بخش طراحی این گونه فن‌ها می‌باشد،مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور اصلاح پروفیل مقطع فن بدون پره و نیز به دلیل شباهت زیاد اینمقطع به پروفیل ایرفویل،پنج پروفیل از بین ایرفویل‌های استاندارد با در نظر گرفتن پارامترهای مهم هندسی از جملهشعاع لبه حمله و بیشینه ضخامت ایرفویلانتخاب شده است که با هندسه ایرفویل اصلی فن مطابقت خوبی داشته‌اند. همچنین پنج ایرفویل به منظور ایجاد جریان هوای یکنواخت بعد از فن و جلوگیری از جدایش جریان و با در نظر گرفتن ملاحظات ساخت، طراحی شده است. با حل معادلات پیوستگی و مومنتوم برای جریان تراکم ناپذیر به کمک روش‌های عددی، جریان به صورتسه­بعدی، مورد تحلیل قرار گرفته است. با استفاده از تحلیل‌های انجام شده، مشخصات آیرودینامیکی ایرفویل‌های طراحی شده و ایرفویل اصلی فن بدون پره ترسیم و با یکدیگر مقایسه شده‌اند. با مقایسه نتایج و بررسی جریان روی ایرفویل‌ها و نیز در نظر گرفتن هندسه ساده جهت ساخت فن، ایرفویل ایپلر 473 برای طراحی فن انتخاب شده است. در ادامه با در نظر گرفتن ایرفویل ایپلر 473، فن بدون پره با قطر 30 سانتی­متر، در اتاقکی با ابعاد 2×2×4 متر به صورت سه­بعدی شبیه­سازی شده است. به کمک شبیه­سازی انجام شده، منحنی افزایش دبی فن به ازای دبی‌های ورودی مختلف ترسیم شده است. منحنی افزایش دبی فن، نشان می‌دهد که با افزایش دبی ورودی، میزان دبی خروجی به صورت خطی افزایش می‌یابد.  

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Gammack PD, Dyson J, Smith AG, Brough IJ, Teyu MS, Mohd SN (2012) European Patent No. EP 2518325. Munich, Germany: European Patent Office.

[2] Kim HJ, S Lee N Fujisawa (2006) Computation of unsteady flow and aerodynamic noise of NACA0018 airfoil using large-eddy simulation. Int J Heat Fluid Fl 27(2): 229-242.

[3] McArthur J (2007) Aerodynamics of Wings at Low Reynolds Numbers. Department of Aerospace and Mechanical Engineering, University of Southern California, PH.D Thesis.

[4] Young J, Lai JC, Platzer MF, Srinivas K, Freymuth P, Koochesfahani MM, Triantafyllou MS (2004) Oscillation frequency and amplitude effects on the wake of a plunging airfoil. AIAA journal 42(10): 2042-2052.

[5] Siauw WL, Bonnet JP, Tensi J, Cordier L, Noack BR, Cattafesta L (2010) Transient dynamics of the flow around a NACA 0015 airfoil using fluidic vortex generators. Int J Heat Fluid Fl 31(3): 450-459.

[6] Chandravanshi LK, Chajjed S, Sarkar S (2010) Study of wake pattern behind an oscillating airfoil. Proceeding of the 37th National & 4th International Conference on Fluid Mechanics and Fluid Power, December 16-18: india.

[7] Blackwell TJ (2011) Subsonic wind-tunnel wall corrections on a wing with a clark y-14 airfoil, Department of Mechanical and Aerospace Engineering, San Jose State University, M.Sc. Thesis.

[8] Eleni DC, Athanasios TI, Dionissios MP (2012) Evaluation of the turbulence models for the simulation of the flow over a national advisory committee for aeronautics (NACA) 0012 airfoil. Journal of Mechanical Engineering Research 4(3):100-111.

[9] Vad J, Bencze F (1998) Three-dimensional flow in axial flow fans of non-free vortex design. Int J Heat Fluid Fl 19(6): 601-607.

[10] Lin SC, Huang CL (2002) An Integrated experimental and numerical study of forward–curved centrifugal fan. Exp Therm Fluid Sci 26(5): 421-434.

[11] Engin, T (2006) Study of tip clearance effects in centrifugal fans with unshrouded impellers using computational fluid dynamics. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy 220(6): 599-610.

[12] Karanth KV, Sharma NY (2008) CFD analysis of a centrifugal fan for performance enhancement using converging boundary layer suction slots. World academy of science, Engineering and Technolology, 224(8): 1665-1678.

[13]  Hurault J, Kouidri S, Bakir F, Rey R (2010) Experimental and numerical study of the sweep effect on three-dimensional flow downstream of axial flow fans. Flow Meas Instrum 21(2): 155-165.

[14] Sun X, Sun D, Yu W (2011) A model to predict stall inception of transonic axial flow fan/compressors. Chin J Aeronaut 24(6): 687-700.

[15] Lu FA, Qi DT, Wang XJ, Zhou Z, Zhou HH (2012) A numerical optimization on the vibroacoustics of a centrifugal fan volute. J Sound Vib 331(10): 2365-2385.

[16] Abbott IH, Von Doenhoff AE (1959) Theory of wing sections: including a summary of airfoil data. Dover publications.