Doświadczalno-numeryczne charakterystyki wieńca wirnikowego wentylatora osiowego dla różnych wartości szczeliny wierzchołkowej *

STRESZCZENIE: Obiektem badań, opisanym w niniejszym artykule, był wieniec wirnikowy wentylatora osiowego firmy MULTWING o oznaczeniu 5ZL. Przeprowadzono badania doświadczalne wentylatora z wirnikiem zamontowanym z fabrycznym luzem promieniowym wynoszącym 5 mm. Odwzorowano geometrię wieńca wirnikowego i przeprowadzono symulacje numeryczne, w wyniku których wyznaczono przemieszczenia wierzchołka łopatki wirnikowej. Na podstawie wyników symulacji mechanicznych oraz formuły Traupela stwierdzono możliwość zmniejszenia szczeliny wierzchołkowej do 1 mm. W kolejnym kroku wykonano numeryczne symulacje przepływowe dla obu wartości luzu promieniowego. Uzyskane wyniki w formie charakterystyk wentylatora osiowego porównano z wynikami doświadczalnymi.

SŁOWA KLUCZOWE: CFD, MES, luz promieniowy, charakterystyki wentylatorów osiowych

ABSTRACT: In this paper the object of research was the rotor rim of axial fan manufactured by MULTWING with the designation 5ZL. Experimental tests of the fan with the above mentioned rotor rim were carried out with factory tip clearance of 5 mm. Next, the geometry of the rotor rim was mapped and numerical simulations were carried out, as a result of which, displacements of the tip of the rotor blade were determined. Based on the results of mechanical simulations and the Traupel formula the possibility was found to reduce the tip clearance to 1 mm. In the next step, numerical flow simulations were performed for both tip clearance values. Obtained results, in the form of basic characteristics of axial fan, were compared with experimental results.

KEYWORDS: CFD, FEM, tip clearance, characteristics of axial fan

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

[1] ANSYS Fluent. 2013. “Theory Guide. Release 15.0”.

[2] Dziubek T., Oleksy M. „Zastosowanie systemu optycznego ATOS II w technikach szybkiego prototypowania modeli kół zębatych otrzymywanych na bazie żywicy epoksydowej”. Polimery. 62, 1 (2017): 44–51.

[3] Jasztal M., Pietras A. „Analityczna i numeryczna analiza wytrzymałości wirnika wentylatora z uwzględnieniem rozrzutów losowych wybranych wielkości”. Mechanik. 7 (2015): 345–356.

[4] Kazimierski Z. „Podstawy mechaniki płynów i metod komputerowej symulacji przepływu”. Łódź: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, 2004.

[5] Krzesiński G., Zagrajek T., Marek P., Borkowski P. „Metoda elementów skończonych w mechanice materiałów i konstrukcji. Rozwiązywanie wybranych zagadnień za pomocą systemu ANSYS”. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2015.

[6] Majcher M., Wrzesień S., Frant M. “The Impact of Mesh Quality and Mesh Adaptation on the Results of Numerical Solution of the Axial Fans”. Summary of Proceedings. NAFEMS World Congress 2015. USA.

[7] Minkov L.L., Pikushchak E.V. “Numerical simulation of single-stage axial fan operation under dusty flow conditions”. Journal of Physics Conference Series. 919 (2017) 012016.

[8] PN-EN ISO 5801:2008 – Wentylatory przemysłowe – Badanie charakterystyk działania na stanowiskach znormalizowanych.

[9] Tuliszka E. „Sprężarki, dmuchawy i wentylatory”. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1976.

[10] Witkowski A. „Sprężarki wirnikowe. Teoria, konstrukcja, eksploatacja”. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2013.

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2019.8-9.68

 

* Artykuł recenzowany