Análisis numérico de los efectos de la boquilla de entrada biónica en las características de flujo del ventilador de jaula de ardilla
Autores: Zhou, Hao; Wang, Wei; Hu, Tiancong; Wang, Jun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis numérico de los efectos de la boquilla de entrada biónica en las características de flujo del ventilador de jaula de ardilla
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Distorsión de entrada
Estructura biónica
Método de diseño paramétrico
Eficiencia aerodinámica
Simulaciones numéricas
ángulo de flujo de aire
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Para mejorar la distorsión de entrada del ventilador de jaula de ardilla, este estudio propone un método de diseño paramétrico para la estructura biónica de la generatriz del inyector de entrada, que se compone de múltiples curvas sinusoidales, basado en la estructura biónica del nódulo del borde de ataque de la aleta de la ballena jorobada. La forma geométrica de la generatriz biónica se controla mediante tres parámetros: el número de segmentos n, la relación de amplitud T y la amplitud de la última curva A. Estos parámetros se optimizan a través de pruebas ortogonales y simulaciones numéricas, con el objetivo de mejorar la eficiencia aerodinámica del ventilador. Basado en la solución seleccionada, se realiza un análisis comparativo para examinar el impacto de los inyectores de entrada cilíndricos, cónicos y biónicos en la distorsión de entrada y la evolución del flujo dentro del ventilador centrífugo. Los cálculos numéricos demuestran que la eficiencia total máxima del ventilador, con un inyector de entrada biónico diseñado de manera racional, es un 5.46% superior a la del ventilador original y un 2.01% superior a la del ventilador con un inyector de entrada cónico. La estructura biónica propuesta puede crear una zona de amortiguamiento en la entrada del ventilador, reduciendo así la región de alta vorticidad causada por el flujo separado. En consecuencia, esta mejora conduce a una mayor uniformidad en la entrada del impulsor. Además, el método de diseño propuesto en este estudio para la estructura biónica del inyector de entrada regula eficazmente el ángulo del flujo de aire cerca de la cubierta del impulsor, mejorando así la distorsión de entrada del ventilador y mejorando su rendimiento aerodinámico general.
Descripción
Para mejorar la distorsión de entrada del ventilador de jaula de ardilla, este estudio propone un método de diseño paramétrico para la estructura biónica de la generatriz del inyector de entrada, que se compone de múltiples curvas sinusoidales, basado en la estructura biónica del nódulo del borde de ataque de la aleta de la ballena jorobada. La forma geométrica de la generatriz biónica se controla mediante tres parámetros: el número de segmentos n, la relación de amplitud T y la amplitud de la última curva A. Estos parámetros se optimizan a través de pruebas ortogonales y simulaciones numéricas, con el objetivo de mejorar la eficiencia aerodinámica del ventilador. Basado en la solución seleccionada, se realiza un análisis comparativo para examinar el impacto de los inyectores de entrada cilíndricos, cónicos y biónicos en la distorsión de entrada y la evolución del flujo dentro del ventilador centrífugo. Los cálculos numéricos demuestran que la eficiencia total máxima del ventilador, con un inyector de entrada biónico diseñado de manera racional, es un 5.46% superior a la del ventilador original y un 2.01% superior a la del ventilador con un inyector de entrada cónico. La estructura biónica propuesta puede crear una zona de amortiguamiento en la entrada del ventilador, reduciendo así la región de alta vorticidad causada por el flujo separado. En consecuencia, esta mejora conduce a una mayor uniformidad en la entrada del impulsor. Además, el método de diseño propuesto en este estudio para la estructura biónica del inyector de entrada regula eficazmente el ángulo del flujo de aire cerca de la cubierta del impulsor, mejorando así la distorsión de entrada del ventilador y mejorando su rendimiento aerodinámico general.