CC BY
92
Gorchakova Olga Sergeevna, undergraduate, konnav 78@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University,
Savkova Olesya Alekseevna, undergraduate, konnav 78@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University,
Sorokina Evgeniya Yuryevna, undergraduate, konnav 78@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University
УДК 697.9
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА
ЧЕРЕЗ ВЕНТИЛЯТОР
А.В. Матвиенко, Б.И. Томилова, М.И. Фоканова
Проведено компьютерное моделирование движения воздушных потоков через зафиксированный канальный вентилятор, установлено влияние количество лопастей на скорость движения воздуха на выходе.
Ключевые слова: математическое моделирование, ANSYS, движение воздуха, вентиляционная система, вентилятор, скорость.
Необходимость в строительстве и проектировании вентиляционной системы обуславливается потребностью в притоке свежего воздуха, удалении старого и обеспечении нормальных условий, будь то в жилом здании, сельскохозяйственном или промышленном. Помимо этого, в промышленных предприятиях вентиляция необходима для удаления с последующей очисткой загрязненного и содержащего различные продукты, попадающие в воздух при непосредственной работе предприятия [1 - 4].
Вентиляция является сложноразветвлённой и протяженной системой труб, которые могут быть различными по диаметру, материалу изготовления, форме поперечного сечения. Также в вентиляционной системе встречаются различные элементы и оборудование:
решетки;
фильтры;
воздухоохладители;
шумоглушители;
рекуператоры;
клапаны;
вентиляторы и др.
Вентиляторы необходимы для обеспечения необходимой скорости и давления воздуха в системе [1 - 4]. Поэтому интерес представляет изменение этих параметров в отдельно взятом коротком прямолинейном участке трубы, в которой имеется канальный вентилятор в выключенном и неподвижном состоянии лопастей. Для исследования изменения давления и скорости потока воздуха были проведены компьютерные симуляции процессов при различном числе лопастей вентилятора в программном комплексе Ansys версии 17.
В расчетах использовался воздуховод круглого сечения длинной 1 м и диаметром 400 мм, изготовленный из листовой стали. На расстоянии 300 мм от входа установлен канальный вентилятор длинной 200 мм. Для упрощения расчетов диаметр полости, в которой установлен вентилятор совпадает с диаметром трубы, а стыки отсутствовали. Скорость воздушного потока на входе составляет 7 м/с. Давление окружающей среды на выходе принималось равным атмосферному. Схема процесса представлена на рис. 1.
о
Рис. 1. Схема процесса
Были проведены три расчета с разным числом лопастей крыльчатки, в первом случае их количество составляло 6, во втором - 8, а в третьем - 12, все при диаметре 385 мм.
Для удобства восприятия на рис. 2 представлены перевернутые схемы скорости воздушного потока.
Основные рассчитываемые значения представлены в таблице.
Основные исследуемые величины
№ Число лопастей Средняя скорость на входе, м/с Средняя скорость на выходе, м/с Максимальная скорость на выходе, м/с Максимальная скорость по сечению вдоль 2У, м/с Число конечных элементов системы
1 6 7 7,36 8,3 12,3 35632
2 8 7 7,7 9,1 13,2 36340
3 12 7 9,5 11 14,3 36967
Основываясь на полученных данных, были составлены графики (рис. 3).
в
Рис. 2. Скорости воздушных потоков
15
14
—•—Скорость на входе 13
с 12
1>
—•—Средняя скорость на .о т с 11
выходе о р о 10
—•—Максимальная скорость к С 9
на выходе 8
—•—Максимальная скорость 7
по сечению вдоль 6
8 10 Число лопастей
6
Рис. 3. График скоростей
349
Исходя из графика, рис. 3 можно сделать следующие выводы об изменении скоростей на рассматриваемом участке воздуховода.
1. С увеличением числа лопастей растет средняя скорость на выходе, при этом с увеличением их количества с 6 до 12, скорость возрастает на 30%.
2. С увеличением числа лопастей с 6 до 12 монотонно возрастает максимальная зафиксированная скорость на выходе с 8,3 до 11 м/с.
3. Максимальная скорость по сечению вдоль ZY также возрастает при увеличении количества лопастей крыльчатки вентилятора.
Список литературы
1. Посохин В.Н. Аэродинамика вентиляции. М.: АВОК-ПРЕСС, 2008. 236 c.
2. Максимов Г. А. Движение воздуха при работе систем вентиляции и отопления. М.: ЁЁ Медиа, 1997. 816 c.
3. Вентиляция, отопление и кондиционирование воздуха на текстильных предприятиях: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по спец. текстильного профиля / под ред. В.Н. Талиева. М.: Легпро-миздат, 2008. 256 с.
4. Богословский В.Н., Сканави А.Н. Отопление: учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Теплогазоснабжение и вентиляция". М.: Стройиздат, 2007. 736 с.
Матвиенко Александр Вячеславович, магистрант, ivpr9 7146@,gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Томилова Богдана Ильинична, магистрант, ivpr9 7146@,gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Фоканова Марина Игоревна, магистрант, ivpr9 7146@,gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPUTER MODELING OF AIR MOTION THROUGH A FAN A. V. Matvienko, B.I. Tomilova, M.I. Fokanova
A computer simulation of the movement of air flows through a fixed channel fan was carried out, the influence of the number of blades on the air velocity at the outlet was established.
Key words: mathematical modeling, ANSYS, air movement, ventilation system, fan,
speed.
Matvienko Aleksandr Vyacheslavovich, undergraduate, ivpr9 7146@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University,
Tomilova Bogdana Ilinichna, undergraduate, ivpr9 7146@,gmail. com, Russia, Tula, Tula State University,
Fokanova Marina Igorevna, undergraduate, ivpr9 7146@,gmail. com, Russia, Tula, Tula State University
