Optimización basada en Dinámica de Fluidos Computacional de diseños de ventiladores de flujo cruzado sin rodamientos de alta velocidad y alto rendimiento
Autores: Bagaric, Ivana; Steinert, Daniel; Nussbaumer, Thomas; Kolar, Johann Walter
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Optimización basada en Dinámica de Fluidos Computacional de diseños de ventiladores de flujo cruzado sin rodamientos de alta velocidad y alto rendimiento
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Sin rodamientos
Ventiladores de flujo cruzado
Optimización basada en CFD
Modificaciones del rotor
Modificaciones de la pared del casing
Rendimiento dinámico de fluidos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Para mejorar el rendimiento dinámico de fluidos de los ventiladores de flujo cruzado sin rodamientos (CFF), este artículo presenta una optimización basada en CFD de las modificaciones tanto del rotor como de la pared estática de la carcasa. Los CFF de alto rendimiento son esenciales en aplicaciones industriales como módulos láser altamente especializados en la industria de semiconductores. El objetivo de las modificaciones del rotor investigadas es mejorar la rigidez mecánica del CFF integrando ejes de refuerzo, lo que se espera que aumente la frecuencia de resonancia de flexión límite, permitiendo así velocidades de rotación más altas. Además, se evalúan los efectos de estas modificaciones del rotor en el rendimiento dinámico de fluidos. Para las modificaciones de la pared de la carcasa, el objetivo es optimizar los parámetros de diseño para reducir las pérdidas. Los CFF sin rodamientos optimizados benefician la fabricación de semiconductores al mejorar el sistema de circulación de gas dentro del módulo láser. Un mayor rendimiento del CFF es un habilitador clave para mejorar el rendimiento del láser, aumentar la velocidad de escaneo de las máquinas de litografía y, en última instancia, mejorar el rendimiento de los chips. Se realizan varias simulaciones numéricas que se validan utilizando diversos prototipos encargados, cada uno con medidas en longitud y diámetro exterior. Los resultados revelan que la integración de un eje central aumenta la velocidad de rotación hasta un 42%, debido a la mayor rigidez del CFF. Sin embargo, la pérdida en el flujo de fluido asciende al 61% y supera la ganancia en la velocidad de rotación. Optimizar las paredes de la carcasa resulta en un aumento del 22% en el flujo máximo de fluido alcanzando . Se demuestra que el rendimiento de los CFF sin rodamientos puede mejorarse modificando la geometría de las paredes de la carcasa, sin requerir cambios en el rotor del CFF o en los motores sin rodamientos.
Descripción
Para mejorar el rendimiento dinámico de fluidos de los ventiladores de flujo cruzado sin rodamientos (CFF), este artículo presenta una optimización basada en CFD de las modificaciones tanto del rotor como de la pared estática de la carcasa. Los CFF de alto rendimiento son esenciales en aplicaciones industriales como módulos láser altamente especializados en la industria de semiconductores. El objetivo de las modificaciones del rotor investigadas es mejorar la rigidez mecánica del CFF integrando ejes de refuerzo, lo que se espera que aumente la frecuencia de resonancia de flexión límite, permitiendo así velocidades de rotación más altas. Además, se evalúan los efectos de estas modificaciones del rotor en el rendimiento dinámico de fluidos. Para las modificaciones de la pared de la carcasa, el objetivo es optimizar los parámetros de diseño para reducir las pérdidas. Los CFF sin rodamientos optimizados benefician la fabricación de semiconductores al mejorar el sistema de circulación de gas dentro del módulo láser. Un mayor rendimiento del CFF es un habilitador clave para mejorar el rendimiento del láser, aumentar la velocidad de escaneo de las máquinas de litografía y, en última instancia, mejorar el rendimiento de los chips. Se realizan varias simulaciones numéricas que se validan utilizando diversos prototipos encargados, cada uno con medidas en longitud y diámetro exterior. Los resultados revelan que la integración de un eje central aumenta la velocidad de rotación hasta un 42%, debido a la mayor rigidez del CFF. Sin embargo, la pérdida en el flujo de fluido asciende al 61% y supera la ganancia en la velocidad de rotación. Optimizar las paredes de la carcasa resulta en un aumento del 22% en el flujo máximo de fluido alcanzando . Se demuestra que el rendimiento de los CFF sin rodamientos puede mejorarse modificando la geometría de las paredes de la carcasa, sin requerir cambios en el rotor del CFF o en los motores sin rodamientos.