Yarı açık çarklı merkezkaç fanların aralık kayıplarının hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile simülasyonu

Abstract

Yarı açık kanatlı santrifüj fanların performansını etkileyen en önemliparametrelerden biri aksiyal yönde oluşan asimetrik ve yüksek derecede kararsız akışoluşumudur. Bu fanlara ait akış hacmi tasarımları, aralık genişliği kavramını ön planaçıkaran gövde ve kanat geometrileri arasındaki ilişkiden oldukça etkilenmektedir. Buçalışmada farklı bağıl aralık genişliklerinde üç farklı kanat geometrisine sahip biryarı-açık kanatlı radyal fandaki hava akışının üç boyutlu sayısal akış analiziyapılmıştır. Mevcut fan geometrilerinden biri 10 ile 30 mm arasında değişen toplam5 farklı aralık genişliğine, diğer ikisi 5 ile 30mm arasında değişen toplam 6 farklıaralık genişliğine sahip olmak üzere 17 farklı fan geometrisinin yanısıra 0 mm aralıkgenişliği için tasarlanan üç adet geometri de dahil olmak üzere toplam 20 adet farklıfan geometrisi hazırlanarak ilgili fanların 184.3 rad/s açısal hızla hareket ettiklerivarsayımıyla yapılan çözümlemeler FLUENT 6.2.16 ® yazılımı yardımıyla ikidenklemli kâ ε türbülans modeli kullanılarak gerçekleştirilmiş, elde edilen sonuçlardeneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve oldukça iyi bir uyumun olduğu ortayakonulmuştur.

Performance of centrifugal fans with unshrouded impellers strongly depends uponcomplex configuration of the asymmetrical flow field in the axial direction, which ishighly unsteady. The flow field, in turn, is considerably affected by the designparameters of both scroll and impeller geometry, for which tip clearance is ofparticular interest. This study presents a three dimensional computational fluiddynamics simulation of flow field in three different unshrouded centrifugal fanimpellers with varying tip clearances. A commercial computational fluid dynamics(CFD) code, namely Fluent V6.2.16 with a kâ ε two equation turbulence model wasutilized in order to study the effects of tip clearance on the overall performance ofeach fan with the tip clearances ranging from 5 to 30 mm. The numerical resultswere compared to the experimental data and excellent agreements were observed foreach fan.