포터블 팬 소형화를 위한 고속 구동형 임펠러의 형상 설계
본 논문에서는 포터블 팬의 임펠러 크기 및 형상 변화를 통한 소형화에 대한 연구와 환기 시스템에 대한 성능을 향상시키기 위해 최대 유량을 향상시키는 연구를 진행하였다.
임펠러 형상 설계는 Cordier diagram과 Velocity triangle의 개념을 바탕으로 설계하였다. Cordier diagram은 특정 유량을 달성하기 위한 속도와 크기의 대략적인 지표로써 Cordier diagram을 이용해 기존의 포터블 팬의 유량 1.06m^3/s를 목표로 하였을 때 제안된 포터블 팬의 회전속도 5500rpm을 고려하여 임펠러 직경을 320mm에서 250mm로 줄였다. 허브의 직경은 제안된 포터블 팬에 사용되는 모터의 직경을 고려하여 100mm로 하였다. 임펠러 날개 각도는 Velocity triangle을 이용하여 설계 하였고 날개 각도 변화에 따른 최대 유량 변화 비교를 통한 최적화 설계를 하였다. 설계한 임펠러는 ANSYS CFX를 사용하여 시뮬레이션을 수행하였고 시뮬레이션 결과를 비교하여 가장 최적화된 모델을 선정하였다. 선정된 임펠러는 제작 및 시험을 통해 시뮬레이션 결과를 검증하였다. 시험결과 기존의 포터블 팬에 비해 최대유량은 0.6m^3/s, 최대 압력은 260Pa 상승하였으며 효율은 약 1% 감소하였음을 확인하였다.
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