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研究生:蔡恆毅
研究生(外文):Heng-yi Tsai
論文名稱:葉片表面結構修改對軸流風扇性能之評估
論文名稱(外文):Blade Surface Structural Modifications to an Axial Fan Performance Assessment
指導教授:劉旭光劉旭光引用關係
指導教授(外文):Shiu-Guang Liou
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:148
中文關鍵詞:雙葉柵肋條小型軸流式風扇單葉柵
外文關鍵詞:Double Blade-FenceRiblet.Single Blade-FenceSmall Axial Fan
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本研究的主要目的在探討葉片表面結構修改對小型軸流式風扇性能之影響。研究過程中,首先利用Solidwork繪製風扇模型,並在葉片表面結構上安置葉柵,再將幾何組合件檔透過商用軟體FloEFD來進行模擬。研究中所考慮的葉片表面結構修改包括有圓周方向的單葉柵與雙葉柵,以及徑向葉柵三種,而主要的設計變數則是安裝位置與葉柵高度。透過模擬結果的分析比較可發現,適當設置的葉柵對風量的提升均有顯著的效果,在中高風壓下,風量提升的比例大約都在30%~40%以上。其原因為單葉柵與雙葉柵的設置可有效抑制分離區的擴張,尤其是在高風壓之下;且靠近輪轂側的低壓分佈區域亦略為增加,有助於氣流的吸入與流動,使整體風量提升。至於徑向葉柵僅在零風壓下因可減少氣流摩擦阻力而略具成效,但在多數情況下則效果不彰。
The main purpose of this study is to study the effect of blade surface structural modifications to the performance of an axial fan. Models of the fan were drawn using Solidworks with/without blade-fence installed, and then analyzed by means of FloEFD. Structures considered in this study include the circumferential single blade-fence and double blade-fence, and also the riblet-like radial blade-fence. Fence height and position were the main design parameters involved. Based on the results analyzed, it is found that properly installed blade fences can effectively enhance an axial fan’s air flowrate, especially under mid to high backpressure, which can be more than 30%~40%. The reason for this is that through the installation of circumferential blade-fence, propagation of flow separation can be successfully suppressed as backpressure increases; also the low pressure region near the hub increases which can attract more air and improve the overall flow. As for the riblet-like radial blade-fence, positive effect can only be found for zero backpressure due to drag reduction.
中文摘要 i
英文摘要 ii
目錄 iii
表目錄 v
圖目錄 vii
符號表 xii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 軸流式風扇 2
1.3 流場控制(Flow Control) 3
1.4 研究動機及目的 9
1.5 論文架構 9
第二章 軸流式風扇簡介 11
2.1 風扇的基本構造 11
2.2 風扇設計參數 12
2.3 風扇性能曲線 16
2.4 風扇效率 17
2.5 風扇移熱原理 17
第三章 模擬方法與規劃 19
3.1 數值方法(Numerical Method) 19
3.1.1 統御方程式 19
3.2 數值分析模擬軟體 22
3.3原型風扇模型前處理 23
3.4模擬步驟及網格設定說明 26
3.4.1模擬步驟 26
3.4.2 網格設定 32
3.5設計參數 41
第四章 模擬結果分析與討論 47
4.1 模擬結果觀察 47
4.2單葉柵高度變化結果分析 54
4.3 雙葉柵高度變化結果分析 81
4.4 徑向葉柵結果分析 112
4.5 整合葉表結構設置葉柵結果分析 114
第五章 結論與未來建議 128
5.1結論 128
5.2未來建議 128
參考文獻 130
附錄 廠商風扇資料 132
【1】 百度文庫,風扇設計簡介,
"http://wenku.baidu.com/view/a8e130737fd5360cba1adb46.html"
【2】 維基百科,邊界層分離,"http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%82%8A%E7
%95%8C%E5%B1%A4%E5%88%86%E9%9B%A2".
【3】 流場控制概論上課講義,Chapter4。
【4】 D. You*,2008,"Active control of flow separation over an airfoil using
synthetic jets",pp.1349–P1357.
【5】 Ham, F., Iaccarino, G., 2004." Energy conservation in collocated
discretization schemes on unstructured meshes. Annual Research Briefs,
Center for Turbulence Research, Stanford, CA, pp. 3–14."
【6】 A. Brunn,2006,"Active control of turbulent separated flows overslanted
surfaces",pp748–755.
【7】 GmbH &; Co. KG," Numerical flow simulation of a horizontal axis wind
turbine(HAWT) rotor to investigate the potential of improving the
operating performance under use of different aerodynamic
modifications.",Dresden, Germany.

【8】 O.A. El-Samni,2007," Drag reduction of turbulent flow over thin
rectangular riblets",pp. 436–454.
【9】 Hayder A. Abdulbari、R.M. Yunus、N.H. Abdurahman,and A. Charles,
2012,"Going against the flow—A review of non-additive means of drag
reduction",pp. 27–36
【10】 P.R. Viswanath*,2002,"Aircraft viscous drag reduction using
riblets",pp. 571–600.

【11】 邱浩瑋,2012,“具靜葉之風扇設計對其性能之影響探討”,國立雲林科
技大學機械工程所碩士論文。
【12】 Eck,B.,1975,“Fans”,Pergramon Press, New York.
【13】 William W. Peng, 2008,“Fundamentals of Turbomachinery”, John Wiley
and Sons Ltd.
【14】 張裕慶,1997,“軸流風扇之數值模擬”,國立台灣科技大學機械工程系
碩士碩士論文。
【15】 Donald F. Young and Bruce R. Munson,2004,“A Brief Introduction to
Fluid Mechanics”, John Wiley &; Sons, Inc., New York.
【16】 Launder B. E. and Spalding D. B.,1972,“Lectures in Mathematical
Models of Turbulence”, Academic Press,London,England.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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