CFD를 이용한 선풍기 날개의 스태킹 라인 최적 설계

Abstract

선풍기는 유도 전동기에 의해 구동되는 축류형 날개를 가진 기계이다. 본 연구에서는 기본 설계된 선풍기의 날개를 바탕으로 스태킹 라인의 최적 설계를 통해 선풍기의 성능 향상을 목표로 하였다. 전산 해석을 위해 상용 툴인 Ansys 社의 CFX 14.5를 이용하였고, 난류 모델은 k-ωSST를 사용하였다. 설계 변수는 스윕 각과 기울기 각으로 설정하였고, 유량과 토크를 목적함수로 설정하여 스태킹 라인의 최적화를 수행하였다. 최적화 결과 풍량이 증가하였고, 토크가 감소함을 확인 하였다. 최적화된 모델과 기본 모델은 KS C 9301을 이용하여 측정되었으며, 전산 해석 결과를 검증하였다.

Electric fans, which consist of axial blades, are operated by the induction motor. In this paper, the objective of this study is the performance improvement of the base model fan using the design optimization. In order to aerodynamic analysis, computational simulations are performed using commercial tool ANSYS-CFX ver. 14.5. And k-ωSST turbulence model is used for the CFD analysis. The design variables are set up as sweep and lean angles. Volumetric flow rate and torque of the fan blades are fixed to objective function. The optimized model is shown the increment of the volumetric flow rate and the reduction of the torque compared with the base model. The experimental procedure is followed KS C 9301. CFD results and experimental results are fairly well matched.