I. Tối ưu kích thước quạt thổi Roots
Phần này tập trung vào tối ưu kích thước quạt thổi Roots, cụ thể là tìm kiếm kích thước tối ưu để đạt hiệu suất cao nhất. Luận án đề cập đến việc thiết lập phương trình toán học mô tả biên dạng rôto mới, dựa trên nguyên lý dẫn động của cặp bánh răng không tròn. Việc tối ưu kích thước được thực hiện dựa trên việc tối ưu các thông số thiết kế đặc trưng (TSTKĐT). Các phương pháp tối ưu được sử dụng bao gồm giải thuật di truyền và thuật toán vét cạn. Kết quả tối ưu giúp giảm kích thước quạt mà vẫn đảm bảo lưu lượng yêu cầu, góp phần giảm chi phí sản xuất bánh răng không tròn và tăng hiệu quả sử dụng. Hiệu suất quạt thổi Roots được đánh giá dựa trên lưu lượng và áp suất. Nghiên cứu này cũng xem xét hiệu quả năng lượng quạt thổi Roots, tìm cách tiết kiệm năng lượng bằng cách tối ưu thiết kế. Quạt thổi Roots dẫn động bằng bánh răng không tròn được phân tích kỹ lưỡng, nhấn mạnh vào việc cải thiện hiệu suất quạt thổi Roots. Mục tiêu hướng tới là thiết kế quạt thổi Roots hiệu suất cao, quạt thổi Roots độ bền cao, và quạt thổi Roots tiếng ồn thấp. Luận án cũng nghiên cứu ứng dụng quạt thổi Roots công nghiệp rộng rãi.
1.1 Thiết lập phương trình biên dạng rôto
Phần này tập trung vào việc thiết kế quạt thổi Roots. Luận án trình bày việc thiết lập phương trình toán học mô tả biên dạng rôto mới, dựa trên nguyên lý của bánh răng không tròn (BRKT), cụ thể là cặp bánh răng họ elíp. Phương trình này phản ánh mối quan hệ giữa các thông số thiết kế đặc trưng (TSTKĐT) và hình dạng rôto. Việc xác định chính xác biên dạng rôto là nền tảng cho việc tính toán các thông số khác của quạt. Bánh răng cycloidal được đề cập như một loại bánh răng không tròn được sử dụng trong thiết kế. Thiết kế bánh răng không tròn đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hiệu suất của quạt. Nghiên cứu này sử dụng phần mềm thiết kế quạt thổi để mô phỏng và kiểm tra hiệu quả của thiết kế. Các ưu điểm bánh răng không tròn được đề cập, đặc biệt là khả năng tối ưu hoá lưu lượng và áp suất của quạt. Vật liệu bánh răng không tròn cũng được xem xét để đảm bảo độ bền và tuổi thọ của quạt. Mô hình toán học bánh răng không tròn được xây dựng để tính toán chính xác các thông số thiết kế. Sản xuất bánh răng không tròn là một thách thức kỹ thuật được đề cập đến trong luận án. Luận án cũng trình bày các phương pháp tính toán kích thước quạt thổi nhằm đảm bảo hiệu suất hoạt động. Cấu trúc bánh răng không tròn được tối ưu hóa để giảm thiểu tiếng ồn và rung động.
1.2 Tối ưu TSTKĐT bằng giải thuật di truyền và thuật toán vét cạn
Phần này tập trung vào việc tối ưu kích thước quạt thổi Roots. Luận án sử dụng hai phương pháp tối ưu là giải thuật di truyền và thuật toán vét cạn để xác định bộ thông số thiết kế đặc trưng (TSTKĐT) tối ưu. Mục tiêu là tìm ra kích thước quạt nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo lưu lượng yêu cầu. Giải thuật di truyền được sử dụng để tìm kiếm không gian thiết kế rộng lớn, trong khi thuật toán vét cạn đảm bảo tìm ra nghiệm tối ưu toàn cục. Tính toán kích thước quạt thổi dựa trên các phương trình toán học được thiết lập trước đó. Lựa chọn kích thước quạt thổi ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ bền của quạt. Hiệu suất quạt thổi Roots được đánh giá qua các thông số như lưu lượng, áp suất và hiệu suất thể tích. Nghiên cứu này cũng xem xét tính toán lưu lượng quạt thổi Roots và tính toán áp suất quạt thổi Roots. Vận hành quạt thổi Roots ổn định cũng là một yếu tố quan trọng được xem xét. Quạt thổi Roots công suất lớn được nghiên cứu để xác định các TSTKĐT tối ưu. Phần mềm tính toán kích thước quạt được sử dụng để hỗ trợ quá trình tối ưu. Giảm tiếng ồn quạt thổi Roots cũng là một mục tiêu được hướng tới thông qua tối ưu thiết kế.
1.3 Ảnh hưởng của khe hở và kiểm chứng thực nghiệm
Phần này tập trung vào việc đánh giá ảnh hưởng của khe hở giữa rôto và stato đến hiệu suất của quạt. Luận án khảo sát ảnh hưởng của khe hở đến tổn thất lưu lượng và tụt áp suất. Mô phỏng quạt thổi Roots được thực hiện để dự đoán hiệu suất của quạt với các khe hở khác nhau. Mô hình toán học được sử dụng để mô tả hiện tượng rò rỉ khí qua khe hở. Kiểm tra chất lượng bánh răng không tròn là rất quan trọng để giảm thiểu khe hở. Thí nghiệm kiểm chứng được thực hiện trên mẫu quạt chế tạo thử để xác nhận kết quả mô phỏng. Quạt thổi Roots nhỏ gọn được thiết kế với việc tối ưu hoá khe hở. Bảo trì quạt thổi Roots được đề cập tới, nhấn mạnh việc giảm thiểu khe hở để tăng tuổi thọ quạt. Ứng dụng quạt thổi Roots trong công nghiệp cần xem xét kỹ lưỡng ảnh hưởng của khe hở để đảm bảo hiệu quả hoạt động. So sánh quạt thổi Roots với các loại quạt khác được thực hiện để đánh giá ưu điểm của thiết kế. Quạt thổi Roots và các loại khác được so sánh dựa trên hiệu suất, độ bền, và chi phí. Giải pháp tối ưu quạt thổi Roots được đề xuất dựa trên kết quả nghiên cứu.
