CFD를 이용한 선풍기 날개의 스태킹 라인 최적 설계

Abstract

선풍기는 유도 전동기에 의해 구동되는 축류형 날개를 가진 기계이다. 본 연구에서는 기본 설계된 선풍기의 날개를 바탕으로 스태킹 라인의 최적 설계를 통해 선풍기의 성능 향상을 목표로 하였다. 전산 해석을 위해 상용 툴인 Ansys 社의 CFX 14.5를 이용하였고, 난류 모델은 를 사용하였다. 해석 방법으로 회전체에 대한 전산 상태 해석을 위한 CFX의 MFR(Multiple Frame of Reference)을 사용하였다. CFD 해석 결과의 검증을 위해 KS C 9301의 표준화된 규격에 따라 수행되었다. 규격에 따라 풍속을 측정하여 풍량을 계산 하였고, 이와 동일한 방법으로 전산 해석 결과를 분석하여 비교하였다. 최적 설계 수행을 위한 설계 변수는 스윕 각과 기울기 각으로 설정하였고, 유량과 토크를 목적함수로 설정하여 스태킹 라인의 최적화를 수행하였다. 최적화 결과 풍량이 증가하였고, 토크가 감소함을 확인 하였다. 최적화된 모델과 기본 모델은 KS C 9301을 이용하여 검증 된 결과와 잘 일치함을 확인 할 수 있었고, 성능의 향상을 확인 할 수 있었다.