فن

فن (Fan) چیست؟

تجهیزی که هوا را جابجا می‌کند، فن نامیده می‌شود. یک فن از آرایش چرخشی پره‌ها یا تیغه‌هایی تشکیل شده است که بر هوا تأثیر می گذارند و اغلب از چوب، پلاستیک یا فلز ساخته شده‌اند.

اگرچه ممکن است به نظر برسد که این دو نوع فن یکسان عمل می‌کنند، اما تفاوت‌های قابل توجهی در ساخت و عملکرد آنها وجود دارد. هزینه معمولاً بزرگترین وجه تمایز بین این دو نوع است. فن‌های همه منظوره برای بخش‌های خانگی یا مشاغل سبک ساخته شده‌اند و از کم‌هزینه‌ترین مواد و اجزا استفاده می‌کنند. خانه‌ها، وسایل برقی و سیستم‌های تهویه کمی همگی از این فن‌ها استفاده می‌کنند. فن‌های صنعتی از مواد و قطعات سخت‌تری ساخته شده‌اند تا بتوانند مدت طولانی‌تری دوام بیاورند، جریان هوا و فشار بیشتری را فراهم کنند و با مشخصه‌های محیطی سخت سازگار باشند.

بسیاری از فن‌ها و دمنده‌ها در دسته بندی فن‌های صنعتی، دمنده‌های صنعتی، اگزوزهای صنعتی، دمنده‌های اگزوزی، فن‌های خنک کننده صنعتی، اگزوز فن‌های صنعتی، فن‌های تهویه صنعتی، فن‌های صنعتی گریز از مرکز و فن‌های پروانه‌ای قرار می‌گیرند. آنها یکی از دو نوع اصلی فن صنعتی هستند: سانتریفیوژ یا محوری.

فن محوری (Axial Fan)

فن‌های محوری به شکل چرخ‌های استوانه‌ای با یک بوش متصل به پروانه است که در زاویه‌ای نسبت به صفحه چرخش قرار گرفته است. هوا بین تیغه‌های پروانه محبوس می‌شود و در حین چرخش آنها به صورت محوری بیشتر فشار می‌آورد. در جهت شعاعی، هوا به ندرت حرکت می‌کند. تیغه‌های فن محوری عمدتاً مستقیماً روی شفت موتور قرار می‌گیرند.

آنها در سیستم‌هایی با مقاومت دینامیکی پایین هوا برای جذب هوا و خروج هوا از طریق دهانه‌ها یا ترکیب با کانال‌های هوا تا حداکثر 3 متر استفاده می‌شوند.

فن گریز از مرکز (Centrifugal Fan)

یک محفظه اسکرول و یک پروانه، یک فن گریز از مرکز را تشکیل می‌دهند. پروانه یک استوانه توخالی با تیغه‌های نصب شده است که حول محیط دایره توسط صفحات دیسک محکم شده است. هاب برای نصب پروانه برروی شفت در وسط حلقه تقویت کننده قرار دارد.

در زمان کار فن، هوا از مرکز پروانه فشرده شده و به بیرون منتقل می‌شود. سپس هوا بین تیغه‌ها گیر می‌کند. هوا توسط نیروی گریز از مرکز به محفظه اسکرول هدایت می‌شود که متعاقباً به لوله اگزوز منتقل می‌شود. فن‌های گریز از مرکز دارای پره‌های منحنی هستند که به سمت جلو یا عقب هستند. تیغه‌هایی که به سمت عقب خمیده می‌شوند، می‌توانند تا 20 درصد در مصرف انرژی صرفه جویی کنند. ظرفیت اضافی هوای بالای تیغه‌های خمیده‌به‌عقب، یکی دیگر از مزایای قابل توجه است. اگرچه آنها به قطر پروانه کوچک‌تر و سرعت کمتری نیاز دارند، فن‌های سانتریفیوژ با پره‌های خمیده‌به‌جلو، ظرفیت هوا و مشخه‌های فشاری مشابه با تیغه‌های خمیده‌به‌عقب را تضمین می‌کنند. بنابراین آنها می‌توانند درحالی که از فضای کمتری استفاده می‌کنند و صدای کمتری ایجاد می‌کنند، به نتیجه دلخواه برسند.

فن‌های سانتریفیوژ در سیستم‌های خروجی هوا و تامین تهویه با کانال‌های هوای طولانی و مقاومت دینامیکی هوا بالا اعمال می‌شوند.

مدلسازی فن در نرم افزار ANSYS Fluent

شرایط مرزی Fan

مدل فن مدلی با پارامترهای معین است که ممکن است برای ارزیابی چگونگی تأثیر یک فن با ویژگی‌های مشخص بر میدان جریان گسترده‌تر مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به نوع مرز فن، می‌توانید یک منحنی تجربی برای فن وارد کنید که ارتباط بین نرخ جریان (سرعت) و هد جریان (افزایش فشار) را روی یک المان فن توصیف می‌کند. سرعت چرخش فن همچنین می تواند دارای مؤلفه‌های شعاعی و مماسی مشخص شده باشد. مدل فن به طور دقیق جریان پیچیده را از طریق پره‌های فن توصیف نمی‌کند. درعوض، پیش بینی می‌کند که چه مقدار هوا از طریق فن عبور می‌کند. فن‌ها ممکن است به عنوان تنها منبع جریان در یک شبیه سازی یا در ترکیب با سایر منابع جریان استفاده شوند. نرخ جریان سیستم در سناریوی بعدی با موازنه کردن تلفات سیستم با منحنی فن تعیین می‌شود.

شرط مرزی Exhaust Fan

یک فن اگزوز خارجی با یک جهش فشار (pressure jump) معین و فشار محیط را می‌توان با استفاده از شرط مرزی فن اگزوز (exhaust fan) مدل‌سازی کرد. شرط مرزی برای فن‌های اگزوز فقط مومنتوم را در نظر می‌گیرد و فرآیندهای دیفیوژن شناسایی نمی‌شوند.

برای اینکه جریان از طریق فن با افزایش فشار مواجه شود، باید به دقت مدل اگزوز فن را انجام دهید. فن به عنوان دریچه ورودی با ضریب تلفات واحد درمورد جریان معکوس درنظر گرفته می‌شود.

شرط مرزی فن اگزوز در پروژه زیر استفاده می‌شود:

https://www.ansysfluent.ir/shop/pollution-ventilation-in-a-subway-cfd-simulation-ansys-fluent-training/

شرط مرزی Intake Fan

گزینه‌های شرایط مرزی فن ورودی (intake fan) کاملاً مشابه فن‌های اگزوز است. با استفاده از این شرط مرزی، یک فن ورودی خارجی را می‌توان با یک پرش فشار (pressure jump) معین، جهت جریان، فشار محیط (ورودی) و دما مدل کرد.

آکوستیک توربوجت

دبی جرمی ورودی/خروجی و سرعت ورودی/خروجی

همچنین با استفاده از شرط مرزی دبی جرمی و سرعت ورودی، می‌توان ورود جریان هوا را به دامنه محاسباتی شبیه سازی کرد که این می‌تواند مدل کردن یک فن دمنده در مقادیر مختلف هوا باشد.

از سوی دیگر، شرایط مرزی دبی جرمی و سرعت خروجی، بازدم یک فن را در یک ناحیه مشخص شبیه‌سازی می‌کنند.

سیستم تهویه موتورخانه کشتی

ناحیه فن سه بعدی

یک منبع مومنتوم توزیع شده در یک حجم سیال که ساختاری شبیه به یک حلقوی دارد، اعمال می‌شود تا ناحیه فن سه بعدی را ایجاد کند. به طوری که این ناحیه، عملکرد یک فن محوری (معادل حجم منتقل شده توسط تیغه) را مدل می‌کند. درمقابل، شرایط مرزی فن (مانند ناحیه مرزی intake-fan) براساس یک مدل پارامتری است که در آن فن بی‌نهایت باریک فرض می‌شود، و افزایش فشار ناپیوسته به عنوان تابع سرعت توصیف می‌شود.

همچنین، برخلاف شرایط مرزی فن، که عمدتاً برای مدل‌سازی جریان محوری استفاده می‌شود و نیاز به وارد کردن ضرایب چرخشی و شعاعی دارد، مناطق فن سه بعدی می‌توانند سرعت چرخش و شعاعی را محاسبه کنند.

https://www.ansysfluent.ir/shop/smoke-ventilation-using-jet-fan-in-a-tunnel-cfd-simulation-ansys-fluent-training/

درنتیجه، روش‌های ذکر شده را می‌توان برای شبیه سازی عملکرد فن بدون نیاز به طراحی هندسه فن انجام داد. در مواردی که هندسه پره‌های فن طراحی می‌شود از روش‌های دیگری ( MRF یا Moving Mesh یا Dynamic Mesh ) می‌توان برای ایجاد چرخش فن برای مکش هوا به ناحیه مورد نظر استفاده کرد.

گروه پردازشگران مهر، متخصص در زمینه شبیه‌سازی فن

گروه پردازشگران مهر با چندین سال تجربه در شبیه‌سازی مسائل مختلف در زمینه‌های مختلف CFD با استفاده از نرم‌افزار ANSYS Fluent آماده ارائه خدمات گسترده مدل‌سازی، مش‌بندی و شبیه‌سازی براساس نیاز مشتریان می‌باشد. گروه پردازشگران مهر متخصص در شبیه سازی پروژه‌هایی است که در آن فن‌های محوری برای شبیه سازی نیاز است. با استفاده از این ویژگی، پردازشگران مهر مدلی کم‌هزینه و ساده را در اختیار مشتریان قرار می‌دهد که می‌تواند دقیقاً گردش جریان هوا را در داخل یک فضا در مقایسه با واقعیت شبیه‌سازی کند. یک فن بی‌نهایت نازک در نظر گرفته می‌شود و افزایش فشار ناپیوسته در سراسر آن به عنوان تابعی از سرعت عبور از فن مشخص می‌شود. این رابطه ممکن است یک تابع ثابت، چندجمله‌ای (polynomial)، تکه‌ای-خطی (piecewise-linear)، تکه‌ای-چندجمله‌ای (piecewise-polynomial) یا یک تابع تعریف شده توسط کاربر باشد.

باید مراقب باشید که فن را به گونه‌ای مدل کنید که افزایش فشار برای انتقال جریان از طریق فن رخ بدهد. برای مسائل سه بعدی، مقادیر میدان‌های سرعت مماسی و شعاعی همرفت را می‌توان بر روی سطح فن اعمال کرد تا یک چرخش ایجاد شود. این سرعت‌ها را می‌توان به عنوان تابعی از فاصله شعاعی از مرکز فن مشخص کرد. روابط ممکن است توابع ثابت یا چندجمله‌ای یا توابع تعریف شده توسط کاربر (UDF) باشد.

خدمات ما محدود به موضوع ذکر شده نیست و گروه پردازشگران مهر آماده انجام پروژه‌های متفاوت و چالش برانگیز است. شما می‌توانید به صورت رایگان و بدون هزینه با کارشناسان ما مشورت کرده و با ارسال جزئیات مسأله به ما از طریق آدرس زیر، پروژه خود را سفارش بدهید.

[email protected]