Enquête numérique sur les limitations fonctionnelles de l'anti

Jul 16, 2023

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 15240 (2022) Citer cet article

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Le décrochage d'un ventilateur axial est directement lié à des phénomènes néfastes tels que la dégradation des performances, les vibrations, le bruit et l'instabilité du débit à faible débit. Comme méthode de contrôle passif pour gérer le décrochage, des plaques bidimensionnelles appelées ailettes anti-décrochage (ASF) ont été suggérées par nous-mêmes et ont été fixées à l'intérieur du boîtier. Dans cette étude, l'effet de l'ASF sur le modèle d'écoulement interne a été étudié visuellement dans le passage d'écoulement, et sa tendance a été discutée avec la courbe de performance. Par la suite, les limitations fonctionnelles de l'ASF pour divers paramètres de conception, que l'ASF peut dériver de manière aérodynamique, ont été présentées comme l'objectif principal de cette étude. Chaque analyse monofactorielle a été réalisée et le modèle de flux interne a été observé en parallèle au point où l'ASF a perdu sa fonction. Pour la longueur radiale, la longueur axiale, le nombre d'ailettes et l'angle tangentiel positif, l'ASF a presque conservé sa fonction jusqu'à la limitation pour éviter l'instabilité mais a radicalement perdu sa fonction à un certain débit. Pour l'écart axial et l'angle tangentiel négatif, l'ASF a progressivement perdu sa fonction. Cette étude était principalement basée sur une analyse numérique et les performances ont été validées par des tests expérimentaux.

Dans les débits inférieurs des machines fluidiques, le « décrochage » est l'un des phénomènes les plus néfastes qui présente diverses instabilités dues à une augmentation de l'angle d'incidence. Sur la base des discussions théoriques et empiriques bien connues dans notre domaine, les facteurs défavorables qui peuvent être contenus dans les débits de décrochage sont les suivants : gradients positifs (dégradation) sur la courbe de performance (\(Q\)–\(P\) ou \(\varPhi\)–\(\varPsi\))1,2; refoulement et décrochage rotatif à l’intérieur du passage d’entrée3,4 ; contrainte fluctuante de la lame5 ; fluctuation de pression6 ; vibrations7,8 ; bruit9,10. Ici, le reflux doit être développé à partir du bord d'attaque (LE) de la pale (rotor) et augmente progressivement dans le sens de l'envergure et du courant à mesure que le débit diminue, tandis que l'intensité des autres facteurs tels que la fluctuation de pression, les vibrations et le bruit peut ne soit pas inversement proportionnel au débit. Quelle que soit l'intensité, si ces facteurs de débit de décrochage sont supprimés sans aucune instabilité, un fonctionnement efficace peut être assuré grâce à l'expansion de la marge de décrochage. Un système sans décrochage est disponible pour ajuster le débit plus largement.

En conséquence, les chercheurs tentent de contrôler le décrochage depuis des décennies. Leurs efforts profonds ont finalement porté leurs fruits dans la performance anti-décrochage ; cependant, chacun d'eux peut être confronté à des inconvénients majeurs ou mineurs selon les cas : dispositifs et systèmes d'exploitation ; coût et temps ; conception compliquée; espace d'installation et entretien ; dégradation (ou changement) des performances par rapport aux spécifications de conception. Ces inconvénients rendent chaque méthode de contrôle du décrochage hésitante à être appliquée activement dans les domaines industriels. Le stand doit être contrôlé de manière plus pratique et plus simple.

En tant que méthode de contrôle passif, nous avons suggéré de fixer des plaques bidimensionnelles appelées ailerons anti-décrochage (ASF) à l'intérieur du boîtier d'entrée et vers l'arbre11,12. Dans le processus de conception, la directionnalité axiale de l'ASF (angle ; \(\beta\)) n'a pas été prise en compte car elle provoque inévitablement l'angle d'écoulement absolu à l'entrée de l'aube et conduit à une diminution (ou un changement) des performances même à proximité du débit de conception. taux, c'est-à-dire que l'ASF présentait une géométrie bidimensionnelle. Les fonctionnalités pouvant être obtenues avec cette méthode étaient les suivantes : aucun périphérique ni système d'exploitation ; pas d'espace supplémentaire ; configuration simple ; immédiateté (soudage ou fixation sur site ; semi-permanent) ; performances garanties basées sur les spécifications de conception ; quel que soit le matériau (fer, caoutchouc, plastique, etc.). Surtout, cette méthode a parfaitement réussi à supprimer les gradients positifs sur la courbe \(Q\)–\(P\) ; c'est-à-dire que la suppression des instabilités induites par le décrochage était attendue avec l'ASF. Ici, il est nécessaire de prendre en compte les limitations fonctionnelles des performances anti-décrochage.