مبدأ تصميم مروحة التدفق المحوري

نظرا للتناقض بين انخفاض ضغط الهواء في أداء مراوح مكيف الهواء ومتطلبات حجم الهواء الكبير وانخفاض مستوى الضجيج في الاستخدام، فقد اختارت هذه الدراسة نموذجا أوليا لمروحة تدفق محورية ذات أداء ممتاز لتكييف الهواء كنموذج بحث مقارن تصميم منحني. الهيكل الأساسي للنموذج الأولي: القطر الخارجي للمكره 409 مم، قطر المكره 120 مم، نسبة المكره 0.29، عدد الشفرات 4، معدل التدفق 2220 م 3 / ساعة، الضغط الثابت 20 باسكال، السرعة 880 دورة / دقيقة. ويعتمد تصميم المروحة الجديدة على فرضية ضمان معدل التدفق، مع التركيز على تحسين توزيع التدفق الداخلي للمروحة لتقليل الضوضاء.
يعتمد تصميم المروحة الجديدة على أبحاث سابقة في ديناميكيات الموائع وأساليب التصميم الحالية شبه {0}}D، باستخدام تقنية الثني المتطورة واقتران CFD/CAD. يتم تقدير الخصائص الهيكلية لعجلة الرياح النموذجية النموذجية بواسطة CAD، ويتم استخدام البرنامج التجاري FLUENT لإجراء حسابات CFD ثلاثية الأبعاد كاملة لفحص خصائص التدفق الخارجي والداخلي، ومقارنتها وتحليلها مع النتائج التجريبية؛ يتم استخدام الطريقة التقليدية لعمل تصميم أولي شبه {2}} للمكره، ويتم إجراء حسابات CFD لفحص خصائص التدفق الخارجي والداخلي؛ تتم مقارنة وتحليل نتائج CAD/CFD لمروحة النموذج الأولي والمروحة الجديدة، ويتم تعديل المعلمات ذات الصلة للتصميم الأولي لتحقيق خطة تخطيط ديناميكي هوائي أفضل؛ يتم استخدام CFD للتنبؤ بأداء المروحة بعد التعديل، ويتم تعديل المعلمات ذات الصلة بشكل أكبر وفقًا لنتائج الحساب لتحسين المروحة بشكل أكبر.
بالإضافة إلى ذلك، يجب مراعاة المعلمات مثل طول وتر الشفرة، وزاوية تثبيت الشفرة، وزاوية حدبة الشفرة، وخط منتصف القوس الجنيحي في التصميم. تم تحسين هذه المعلمات ومطابقتها بشكل معقول مع بعضها البعض لتحسين الأداء الديناميكي الهوائي الصوتي للمروحة.
مع أخذ العوامل المذكورة أعلاه في الاعتبار، تم تصميم الهيكل الأساسي للمروحة الجديدة: القطر الخارجي للمروحة 408 مم، قطر المكره 100 مم، نسبة المكره 0.245، عدد الشفرات 4 ، يبلغ طول وتر طرف الشفرة/جذر الشفرة 276/80 مم، وزاوية الانحناء الأمامية 44 درجة، وزاوية الاجتياح الأمامية 20 درجة.
في نفس الوحدة الخارجية، تتم محاكاة المروحة النموذجية والمروحة الجديدة رقميًا على التوالي. تم تبسيط الآلة الفعلية بشكل مناسب في الحساب، ولم يتم أخذ تأثير المبادل الحراري وشبكة المخرج والمحرك وقوسه في الاعتبار، ولكن تم أخذ المدخل الجانبي في الاعتبار.
يتم استخدام طريقة الحجم المحدود لفصل معادلات التحكم، ويتم حل مجال التدفق الثابت ثلاثي الأبعاد للوحدة الخارجية بأكملها ضمنيًا. يتم استخدام نموذج اضطراب أقواس Spalart-Alm في الحساب، ويعتمد مصطلح الحمل الحراري تنسيق فرق اتجاه الريح من الدرجة الثانية، ويتم حل اقتران درجة الضغط بواسطة خوارزمية SIM PLE القياسية.
نظرًا لتعقيد نظام المروحة، يستخدم مجال الحساب بأكمله شبكات غير منظمة، ويبلغ إجمالي عدد الشبكات 110 × 104. يتم تعريف المنطقة التي تقع فيها المكره على أنها المنطقة الدوارة، التي تحتوي على عدد كبير من الشبكات. يتم استخدام شروط حدود الضغط لكل من المدخل والمخرج. المدخل هو الظروف الجوية، والمخرج يعطى ضغوط خلفية مختلفة. عندما تكون القيمة المتبقية لكل عملية حسابية أقل من 1 × 10-3، تعتبر العملية الحسابية متقاربة.