Luận văn: Tối ưu lưu lượng, áp suất quạt thổi rôto qua biên dạng elip | Lê Thị Ninh

Luận văn phân tích ảnh hưởng của thông số elip đến biên dạng rôto, từ đó tối ưu lưu lượng và áp suất cho quạt thổi không tiếp xúc kiểu Roots.

Chuyên ngành

Cơ Điện Tử

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Luận văn thạc sĩ

2022

75
0
0

Phí lưu trữ

30 Point

Tóm tắt

I. Khái Niệm Biên Dạng Rôto Quạt Thổi

Biên dạng rôto là hình dáng và cấu trúc của cánh quạt, bao gồm góc xoắn, độ cong, và chiều rộng cánh. Thiết kế biên dạng rôto ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất động lực học của quạt thổi. Một biên dạng tối ưu giúp tăng lưu lượng không khí, cải thiện áp suất, và giảm tiếng ồn hoạt động. Các nhà thiết kế cần xem xét cân bằng giữa hiệu suất aerodynamic và tiêu thụ năng lượng để tạo ra quạt thổi hiệu quả.

1.1. Các Thông Số Chính Của Biên Dạng

Góc xoắn cánh, độ cong (camber), và tỷ lệ chiều dài-chiều rộng là những thông số quan trọng. Các yếu tố này quyết định cách không khí chuyển động qua cánh và tốc độ quay tối ưu. Thiết kế biên dạng airfoil hiện đại sử dụng công nghệ CFD để mô phỏng và tối ưu hóa.

II. Ảnh Hưởng Đến Lưu Lượng Không Khí

Biên dạng rôto quyết định khả năng chuyển động không khí của quạt. Cánh có độ cong phù hợp sẽ tạo ra gradient áp suất tối ưu, tăng lưu lượng thể tích. Khi biên dạng được thiết kế với góc tấn công hợp lý, quạt có thể xử lý lưu lượng lớn hơn mà không gây rung động. Các biên dạng không hợp lý sẽ gây ra hiện tượng tách dòng (flow separation), làm giảm lưu lượng đáng kể.

2.1. Tối Ưu Hóa Biên Dạng Để Tăng Lưu Lượng

Tăng độ cong cánh trong giới hạn cho phép sẽ nâng cao lưu lượng. Thiết kế cánh với phân bố áp suất đồng đều giúp hoạt động ổn định. Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy biên dạng airfoil S2027 và S2048 đạt lưu lượng cao nhất ở tốc độ vừa phải.

III. Ảnh Hưởng Đến Áp Suất Quạt

Áp suất tạo ra bởi quạt phụ thuộc vào độ cong biên dạng và tốc độ quay. Một biên dạng với độ cong cao sẽ sinh ra áp suất lớn hơn nhưng có thể tăng tiêu thụ năng lượng. Thiết kế biên dạng đối xứng thích hợp cho ứng dụng áp suất thấp, trong khi biên dạng không đối xứng phù hợp với áp suất cao. Sự cân bằng giữa lưu lượng và áp suất là chìa khóa để chọn biên dạng phù hợp.

3.1. Mối Quan Hệ Giữa Biên Dạng Và Đặc Tính Áp Suất

Cánh với góc xoắn biến đổi tạo ra phân bố áp suất không đều. Phần gốc cánh chịu áp suất cao hơn phần đầu cánh. Tối ưu hóa hình dạng biên dạng giúp phân phối áp suất đồng đều, kéo dài tuổi thọ quạt.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Và Xu Hướng Phát Triển

Công nghệ CAD/CFD hiện đại cho phép thiết kế biên dạng rôto với độ chính xác cao. Các nhà sản xuất quạt áp dụng mô phỏng số để tối ưu hóa hiệu suất. Xu hướng phát triển hướng tới quạt thông minh với biên dạng thích ứng được điều chỉnh theo điều kiện hoạt động. Ứng dụng trong làm mát máy chủ, thông gió công nghiệp đòi hỏi thiết kế biên dạng đặc thù.

4.1. Các Tiêu Chuẩn Thiết Kế Hiện Đại

ISO 13349 quy định tiêu chuẩn kiểm tra hiệu suất quạt. Các nhà sản xuất sử dụng phần mềm ANSYS, COMSOL để mô phỏng động lực học của biên dạng. Xu hướng bền vững yêu cầu giảm tiêu thụ điện năng, đẩy nhanh đổi mới trong thiết kế biên dạng rôto.

28/12/2025
Luận văn thạc sĩ ảnh hưởng của thông số elip sinh hình thành biên dạng rôto đến lưu lượng và áp suất của một loại quạt thổi rôto không tiếp xúc

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG DẠI HỌC BÁCH KIIOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Ảnh hưởng của thông số elip sinh hình thành biên dạng rôto đến lưu lượng và áp suất của một loại quạt thôi rôto không tiếp xúc LE THI NINH NINILLT202051M@sis.vn Ngành Cơ diện tử Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Hồng Thái Chữ ký của GVHD Viện: Co khi HÀ NỘI, 5/2022 CONG HOA XA HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập — Tự du — Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬẠN CHĨNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ 1o và tên tác giả luận văn : Lê Thị Ninh ổể tài luận văn: Ảnh hưởng của thông số elip sinh hình thành biên dạng rôte đền. lưu lượng và áp suất của một loại quạt thôi rồto không tiếp xúc Chuyên ngành: Cơ điện tứ ‘Ma sé SV: 20202051M Táo giá, Người hướng đẫn khoa học và Hội đồng châm luận vấn xác nhận tác giả dã sửa chữa, bỗ sung, luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 28-04-2022 với các nội dung sau 1. Gộp chương 3 và chương 4 thánh chương 3, dối lên chương 3 từ “Khảo sát ảnh hưởng của tham số thiết kế đặc trmg đến biên đạng rồto va hm lượng trung bình cúa quat thôi” thành “Khão sát ảnh hướng cúa tham số thiết kế dặc trưng đến biên dạng, rôto, lưu lượng trung bình và lưu lượng tức thời của quạt thôi”. Đẳng thời đối chương S thành chương 4 2.

Đã sửa “QTRTKTTX” thành “Quạt thôi rô lo không tiếp xúc” Ngày tháng năm Giáo viên hướng dẫn Tac gia luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG Mau Le BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOL ANH HUONG CUA THONG 86 ELIP SINH HiNH THANH BIEN DANG ROTO DEN LUU LUQNG VA AP SUAT CUA MOT LOAI QUAT THOI RO TO KHONG TIEP XUC Chuyên ngành : CƠ ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CO DLEN TU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGHUYEN HONG THAI Hã Nội - 2022 MỤC 1ỤC CHUONG 1. TONG QUAN VE QUAT THÓI RÖTO KHÔNG TIÉP XUC KEU ROOTS. 1 11 LICH SU QUA TRÌNH PHÁT TRIỀN.2NGUYEN LY CUA QUẠT THÔI RÔTO KHÔNGG TIEP X XÚC C KHUROOTS.1 Nguyễn lý của quạt thỏi röto không tiếp xúc kiểu Roots.2 Phân loại quat thổi rôto không tiếp xúc kiểu Roots.23 Các ứng dung của quạt thôi rélo khong tiép xc kiéu Rools trong công nghiệp.3 ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VẼ QUẠT THÔI RÔTO KHÔNG TIẾP XÚC KIỂU ROOTS.1 Một số nghiên cứu ngoài nước vẻ quạt thối rôto không tiếp xúc kiểu Roots 9 1.2 Một số nghiên cửu trong nude vé quat théi réto không tiếp xúc kiểu Roots.

1 KẾT LUẬN CHƯƠNG1. MÔ HÌNH TOÁN HOC BIEN DANG ROTO CÚA. QUẠT THÔI ROOTS MỚI.1 NGUYEN LY HINH THANH BIEN DANG ROTO TREN CG SO LY THUYET AN KHOP CUA BANH RANG XYCLOIT 13 2 TIHẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH TIHÉT KẾ BIÊN DẠNG RỒTO CỦA QUAT THÔI 14 2.3 THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH TOÁN HỌC MÔ TẢ QUÁ TRÌNH AN KHOP CUA CAP ROTO HINH THANH QUAT .1 Phương trình đường ăn khớp - 30 3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỚNG CỦA CÁC THAM SỐ THIẾT KẺ DAC 'TRƯNG ĐẾN LƯU LƯỢNG TỨC THỜI CỦA QUẠT.1 DAT VAN DB.2 CƠ SỐ LÝ THUYẾT X: 7 ĐỊNH T.ƯU TƯỢNG CỦA QUẠT THEO 7 THAM SỐ THIẾT KẾ ĐẶC TRIJNG 33 3.2 Diện tích của rồto - 34 3.3 KHẢO SÁT ANITIIUGNG CUA CAC TIIAM SỐ DÉN BIỂN DẠNG RỎTO VÀ LUU LUGNG CUA QUA! .4 THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH MÔ TẢÃ BIẾN T THIÊN THÊ TÍCH CÁC KHOANG TÂM VIỆC CỦA QUAT - 39 3.41 Xác định điện tích chong đây trên mặt cắt ngang vuông góc với trục quay của quạt thôi " 40 Hình 4.7 Đỏ thị áp suất trưng bình Hình 4.8 Đỏ thị đao động áp suất - Hình 4.9 Ap suất tại các góc đặc biệt khí 4 = 0.10 Ấp suất tại các góc đặc biệt khi 2-0.11 Áp suất tại các góc đặc biệt kh 4— 0.12 Áp suất tại các góc đặc biệt khi 4=] Tĩnh 4.13 Trường vecto của đông lưu chất khi 4 — 0.14 Trường vecto của dòng lưu chất khi 4 ~ 06 .15 Trường vecto của đóng luu chất khi 2= 048.16 Trường vecto của dòng lưu chất khi 4—1 Tĩnh 4.17 Dường đòng của dòng lau chất khi 4 — U04 lũình 4.H8 Dưỡng đòng của dòng lau chất khi 4 — 0.19 Đường dòng của dòng lưu chất khí Ä = 0/8.20 Đường dòng của dòng lưu chất khi 2=L.

DANH MUC HINH VE Hình1.1 Một loại quạt thổi Roots. on Nb Hình 1.2 Các vị trí của cánh quạt thôi trong quả trinh hoạt động,.3 Nguyên lý bao hình hình thành biên dạng rồi.4 Phân loại quạt thổi theo số răng.5 Biên dạng rô to được hình thành theo nguyên lý dẫn động bằng cặp bảnh răng, trụ tròn có tỷ số truyền 1: [LỊ Hình 1,6 Đường lần là dưỡng elip, dường sinh lá dường, Hình 1.7 Đường lăn và dường sinh là đường elip.8 Ong dung ota quat théi Roots trong ngành công nghiệp: Hỗng,.9 Ứng dụng quạt Roots trong hệ thống cấp khi nhà máy nhiệt.10 Ứng dụng của quạt Roots trong hệ thông xứ lý nước thải công nghiỆp.11 Ứng dụng bơm hút chân không trong ngánh công nghiệp sắn xuất giấy.12 Ung dung trong ngành công nghiệp hỏa chất.13 Ung dung trong van chuyén nguyên liệu rời ad Tinh 2.1 Biên đạng rồto truyền thống.2 Nguyên lý hình thành định rôto (1ipixieloít cải tiền] 1.3 Nguyên lý hình thành chân rôto (Hypoxycloit cai tién) .4 Đặt hệ quy chiều thiết lập phương trình.5 Tọa độ điểm P trong hệ tọa đồ ¢,(O,%,¥,) 16 Hình 2. trong hệ tọa đô 4,(/2x/vị) 16 Hình 2.7 Biến điễn hệ tọa đô £;(2;*;34) so với hệ tọa đô éy(Cyy,) - 17 Hình 2.8 Ví dụ về dường Epixicloit cải tiền được thánh lập từ Matlab (réto 2 cảnh).9 Vị dụ về đường Hpixicloit cải tiền được thành lập từ Matlab (réto 3 cảnh).10 Ví dụ về dường Epixicloit cái tiền được thành lập từ Matlab (réto 4 canh) .11 Ví dụ về đường 12pixicloit cái tiên được thành lập từ Matlab (rdto 4 canh).12 Dựng hệ quy chiếu thiết lập phương trình đường chên răng (hypoxyclôit cải _“ -.13 Tọa độ đi a O, trong tọa độ EO; Xót v) 22 Hình 2.14 Vi dụ về đường chân răng (Hypéxicléit cai tiên) được thành.15 Ví dụ về đường chân răng (1lypôxiclôit cải tiên) được thành.16 Vi dụ về đường chân răng (Hypéxicléit cai tiêu) được thành.17 Ví dụ về đường chân răng (1lypôxiclôít cải tiên) được thành.18 M6 ta rdéto 2 canh dang 2D .19 Mé ta rdto 3 canh dang 2D .20 M6 ta réto 1 canh dang 2D oe ee co nee nets ineeseeiiaesresnie 26 Hình 2.21 Mô tả rồto 5 canh dang 2D ~ - ~ - 26 Hình 3.22 Mô tả rồto 2 cảnh dạng 3D 4 Hình 3.23 Mô tá röto 3 cánh dạng 3D Www Hình 2.24 Mô tá röto 4 cảnh dạng 3D 53 Hình 3.25 Mô tả rôto 5 cảnh dạng 3 38 Hình 2.26 Mô tả quạt thối Roots cải tiến rồto2 răng.27 Mô tả quạt thối Roots cải tiển rồio 3 răng, 29 Hình 2.28 Mô tả quạt thôi Roots cải tiến rồto 4 rằng.29 Mô tâ quạt thôi Rools edi tién roto 5 rang 30 Hình 3.30 Thiết lập phương trinh đường äu khớp.31 Đề thị dường ăn khớp. co ccccctstirrrrrree 32 Hình 3,1 Phân diện tích 8,.2 Diện tích rôto 34 Tĩnh 3.3 Kích thước khoang làm việe.

ca srec 35 Hinh 3.4 Hién trong cit lem chân răng 38 THinh 3.5 Biểu điễn đòng chất lòng (chí) qua quạt thôi Roots 39 11inh 3,6 Điện tích khoang hút và khoang đây.7 Dién tích Sasen 40 Tinh 3.10 Diện tích khoøng đây (œ=0) 43 Hình 3.11 Diện tích khoøng đây (ø= z/2) 43 Hình 3.12 Biển thiên thể tích khoang hút EE Hình 3.13 Biển thiên thể tích khoang đây Hình 3.14 Đồ thị khão sát biên thiên thể tích khoang day theo hệ Hình 3.15 Đỏ thị khão sát biến thiên thế tích khoang hút theo hệ số 4 Hinh 3.16 Đề thị lưu lượng tức thời cửa quạt Roots Hình 3.17 Đồ thí khão sát lưu lượng tức tời mô phỏng theo hệ số 2 Hình 3.18 Lưu lượng tức thời theo hệ sẻ 4 Hink 3.19 Đ thị lưu lượng tức thời chu kỳ 5 THinh 3.20 Dỗ thị lưu luợng trung bình chu kỳ 5 Hình 3.21 Đỗ thị lưu lượng tức thời Tinh 4.1 Phan bé thé tí trong khoang hút Hình 4.2 Bién thiên áp suất khoang đây Hinh 4.3 Biên thiên án suất khoang hút.4 Ấp suất gũa bơi Roots theo hệ A Hình 4.5 Đả thị khảo sắt áp suất tức thời mô phòng thee hệ số 2 Hình 4.6 Đỏ thị áp suất tức thời tại chủ kỳ 5 DANH MUC HINH VE Hình1.1 Một loại quạt thổi Roots. on Nb Hình 1.2 Các vị trí của cánh quạt thôi trong quả trinh hoạt động,.3 Nguyên lý bao hình hình thành biên dạng rồi.4 Phân loại quạt thổi theo số răng.5 Biên dạng rô to được hình thành theo nguyên lý dẫn động bằng cặp bảnh răng, trụ tròn có tỷ số truyền 1: [LỊ Hình 1,6 Đường lần là dưỡng elip, dường sinh lá dường, Hình 1.7 Đường lăn và dường sinh là đường elip.8 Ong dung ota quat théi Roots trong ngành công nghiệp: Hỗng,.9 Ứng dụng quạt Roots trong hệ thống cấp khi nhà máy nhiệt.10 Ứng dụng của quạt Roots trong hệ thông xứ lý nước thải công nghiỆp.11 Ứng dụng bơm hút chân không trong ngánh công nghiệp sắn xuất giấy.12 Ung dung trong ngành công nghiệp hỏa chất.13 Ung dung trong van chuyén nguyên liệu rời ad Tinh 2.1 Biên đạng rồto truyền thống.2 Nguyên lý hình thành định rôto (1ipixieloít cải tiền] 1.3 Nguyên lý hình thành chân rôto (Hypoxycloit cai tién) .4 Đặt hệ quy chiều thiết lập phương trình.5 Tọa độ điểm P trong hệ tọa đồ ¢,(O,%,¥,) 16 Hình 2. trong hệ tọa đô 4,(/2x/vị) 16 Hình 2.7 Biến điễn hệ tọa đô £;(2;*;34) so với hệ tọa đô éy(Cyy,) - 17 Hình 2.8 Ví dụ về dường Epixicloit cải tiền được thánh lập từ Matlab (réto 2 cảnh).9 Vị dụ về đường Hpixicloit cải tiền được thành lập từ Matlab (réto 3 cảnh).10 Ví dụ về dường Epixicloit cái tiền được thành lập từ Matlab (réto 4 canh) .11 Ví dụ về đường 12pixicloit cái tiên được thành lập từ Matlab (rdto 4 canh).12 Dựng hệ quy chiếu thiết lập phương trình đường chên răng (hypoxyclôit cải _“ -.13 Tọa độ đi a O, trong tọa độ EO; Xót v) 22 Hình 2.14 Vi dụ về đường chân răng (Hypéxicléit cai tiên) được thành.15 Ví dụ về đường chân răng (1lypôxiclôit cải tiên) được thành.16 Vi dụ về đường chân răng (Hypéxicléit cai tiêu) được thành.17 Ví dụ về đường chân răng (1lypôxiclôít cải tiên) được thành.18 M6 ta rdéto 2 canh dang 2D .19 Mé ta rdto 3 canh dang 2D .20 M6 ta réto 1 canh dang 2D oe ee co nee nets ineeseeiiaesresnie 26 Hình 2.21 Mô tả rồto 5 canh dang 2D ~ - ~ - 26 DANH MUC HINH VE Hình1.1 Một loại quạt thổi Roots. on Nb Hình 1.2 Các vị trí của cánh quạt thôi trong quả trinh hoạt động,.3 Nguyên lý bao hình hình thành biên dạng rồi.4 Phân loại quạt thổi theo số răng.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ