Kanat Profili Dizilimi Biçimlerinin Eksenel Fanların Performansına Etkileri

Abstract

Bu çalışmada, kanat profillerinin, kanatlar arası silindirik yüzey üzerinde kaydırılmasının (sweep) ve ötelenmesinin (dihedral), eksenel fanların performansına ve çark içindeki akış yapısına etkileri araştırılmıştır. Çalışma kapsamında tasarlanan 0,50 ve 0,35 göbek/uç oranlarına sahip eksenel fanlara çeşitli açılarda kaydırma ve öteleme uygulanmış, sayısal HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) ve deneysel yöntemler kullanılarak fanların performansları elde edilmiştir. Pozitif ötelemenin, fanların toplam basınç artışının debi ile değişimi gösteren performans eğrisinde bulunan, kararsız çalışma bölgesini ortadan kaldırdığı ve çalışma aralığını önemli bir ölçüde genişlettiği görülmüştür. Pozitif yönde ötelenmiş kanatlara sahip fanların, düşük debilerinde aerodinamik verim de artmıştır. Fakat aynı uygulamanın fanın tasarım debisinde ve fanın kararlı çalışma bölgesinde toplam basınç artışını ve aerodinamik verimi bir miktar azalttığı gözlenmiştir. Öne doğru kaydırmanın ise kanat ucu girdabının etkisinin azaltılmasında etkili olabileceği görülmüştür. Son olarak, öne doğru kaydırma ve pozitif ötelemenin birlikte uygulandığı özel bir durum olan eksenel kaydırmanın, fanın kararsız çalışma bölgesini ortadan kaldırmakla birlikte tasarım debisinde toplam basınç artışını azaltmadığı sonucu elde edilmiştir.

In this study, the influence of shifting of the blade profiles, namely sweep and dihedral, on the performance and the flowfield of the axial flow fans is investigated. Two axial fans with radial stacking lines but different hub-to-tip ratios (0,50 and 0,35) are designed to use as reference fans in this study. Sweep and dihedral stacking at various angles are applied to these fans and the performances of all the fans are obtained by means of Computational Fluid Dynamics (CFD) and experimental methods. The results show that positive dihedral increases reasonably the stall-free operational range of the fans by removing the unstable region of the total pressure rise characteristics curves of the fans. The positive dihedral increases the aerodynamic efficiency at low flowrates too. A small decrease of total pressure rise and aerodynamic efficiency is observed at the design and the high flowrates. Forward sweep is found to be beneficial in sense of decreasing the effect of the tip vortex. Finally, a special combination of positive dihedral and forward sweep, namely axial sweep, is applied to the reference fans. This application provides the disappearance of the unstable region of the total pressure rise characteristics curve without causing any decrease of total pressure rise at the design flowrate.