CFD tool application in predicting the behavior of a centrifugal fan designed by one-dimensional theory

Autor: Henrique Marcio Pereira Rosa, Gabriela Pereira Toledo
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Research, Society and Development; Vol. 10 No. 12; e412101219653
Research, Society and Development; Vol. 10 Núm. 12; e412101219653
Research, Society and Development; v. 10 n. 12; e412101219653
Research, Society and Development
Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)
instacron:UNIFEI
ISSN: 2525-3409
Popis: Computational fluid dynamics (CFD) is the most current technology in the fluid flow study. Experimental methods for predicting the turbomachinery performance involve greater time consumption and financial resources compared to the CFD approach. The purpose of this article is to present the analysis of CFD simulation results in a centrifugal fan. The impeller was calculated using the one-dimensional theory and the volute the principle of constant angular momentum. The ANSYS-CFX software was used for the simulation. The turbulence model adopted was the SST. The simulation provided the characteristic curves, the pressure and velocity distribution, and the static and total pressure values at impeller and volute exit. An analysis of the behavior of the pressure plots, and the loss and recovery of pressure in the volute was performed. The results indicated the characteristic curves, the pressure and velocity distribution were consistent with the turbomachinery theory. The pressure values showed the static pressure at volute exit was smaller than impeller exit for some flow rate. It caused the pressure recovery coefficient negative. This work indicated to be possible design a centrifugal fan applying the one-dimensional theory and optimize it with the CFD tool. La dinámica de fluidos computacional (CFD) es la tecnología más actual en el estudio del flujo de fluidos. Los métodos experimentales para predecir el rendimiento de las turbomáquinas implican un mayor consumo de tiempo y recursos financieros en comparación con el enfoque CFD. El propósito de este artículo es presentar el análisis de resultados de simulación CFD de un ventilador centrífugo. El rotor se calculó utilizando la teoría unidimensional y la voluta el principio de momento angular constante. Para la simulación se utilizó el software ANSYS-CFX. El modelo de turbulencia adoptado fue el SST. La simulación proporcionó las curvas características, la distribución de presión y velocidad, y los valores de presión estática y total en la salida del impulsor y la voluta. Se realizó un análisis del comportamiento de las gráficas de presión, y la pérdida y recuperación de presión en la voluta. Los resultados indicaron que la curva característica y la distribución de la presión fueron coherentes con la teoría de las turbomáquinas. Los valores de presión mostraron que la presión estática en la salida de la voluta fue menor que en la salida del rotor para algunos flujos. Esto provocó coeficientes de recuperación de presión negativos. Este trabajo indica que es posible diseñar un ventilador centrífugo aplicando la teoría unidimensional y optimizarlo con la herramienta CFD. A dinâmica de fluidos computacional (CFD) é a tecnologia mais atual no estudo de escoamento de fluidos. Métodos experimentais para prever o desempenho de turbomáquinas envolvem maior consumo de tempo e recursos financeiros em comparação com a abordagem CFD. A proposta deste artigo é apresentar a análise dos resultados de simulação CFD de um ventilador centrífugo. O rotor foi calculado utilizando a teoria unidimensional e a voluta o princípio do momento angular constante. Para a simulação foi utilizado o software ANSYS-CFX. O modelo de turbulência adotado foi o SST. A simulação forneceu as curvas características, a distribuição de pressão e velocidade, e valores de pressão estática e total na saída do rotor e da voluta. Uma análise do comportamento das parcelas de pressão, e da perda e recuperação de pressão na voluta foi realizada. Os resultados indicaram que a curva característica e a distribuição de pressão foram coerentes com a teoria das turbomáquinas. Os valores de pressão mostraram que a pressão estática na saída da voluta foi menor que a da saída do rotor para algumas vazões. Isto causou coeficientes de recuperação de pressão negativos. Este trabalho indica que é possível projetar um ventilador centrífugo aplicando a teoria unidimensional e otimizá-lo com a ferramenta CFD.
Databáze: OpenAIRE
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