فن‌های سری، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

شرح پروژه (فن‌های سری)

هدف از این مسأله، شبیه سازی عددی جریان اطراف فن‌های سری با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است. در این پروژه، جریان هوای ثابت بین دو فن سری 3 پره با سرعت چرخشی 300 دور بر دقیقه بررسی شده است.

هندسه مدل حاضر را به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزار انسیس دیزاین مدلر (ANSYS Design Modeler) طراحی کردیم. سپس مدل را با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (ANSYS Meshing) مش بندی کردیم. مش بندی از نوع بدون سازمان (unstructured) بوده و تعداد 1914000 سلول ایجاد شده است.

روش‌های استفاده شده

چرخش فن‌ها موجب ایجاد مکش هوا در مرز ورودی با دبی 2.95755 متر مکعب بر ثانیه می‌شود.

برای تعریف حرکت دورانی در اطراف پره‌های فن‌ها، از مدل حرکت قاب (frame motion) استفاده کردیم. این سرعت دورانی را معادل 300 دور بر دقیقه تعریف کردیم.

سرعت هوا در خط مرکزی دامنه محاسباتی به مقادیری تا 25 متر بر ثانیه می‌رسد. اما حداکثر سرعت هوا در دامنه محاسباتی برابر با 47.05 متر بر ثانیه است که در پایین دست اولین فن گرفته می‌شود. علاوه براین، مدل RNG k-epsilon برای حل معادلات سیال آشفته فعال شده است.

نتایج

در پایان فرایند حل، کانتور (contour) دو بعدی و سه بعدی مربوط به فشار و سرعت، بردارهای (vector) سرعت، و خطوط جریان (streamline) به دست می‌آید. همچنین براساس داده‌های محاسبه شده توسط نرم افزار، دبی جرمی هوا در ورودی برابر با 3.62019 کیلوگرم بر ثانیه است.

مقایسه بین افت فشار فن اول و دوم نشان می‌دهد که افت فشار در فن اول 2 برابر بیشتر از فن دوم است. افت فشار در فن اول و دوم به ترتیب برابر با 500 و 230 Pa است.

فشار نسبی (gauge pressure) منفی در پایین دست هر دو فن مشاهده می‌شود که در آن فشار پایین دست فن اول پنج برابر کمتر از فن دوگانه است. فشار نسبی پایین دست فن اول و دوم برابر با -500 و -100 Pa است.

براساس نتایج به‌دست‌آمده از مقادیر افت فشار در هر دو فن، افت فشار در فن اول بیشتر است و مقدار سرعت پایین‌دست فن اول دارای مقدار بیشتری (28 متر بر ثانیه) نسبت به فن دوم (12 متر بر ثانیه) است.