라디에이터 쿨링 팬의 성능 향상을 위한 수치해석 연구
A Numerical Study of a Radiator Cooling Fan for the Performance Improvement
- 주제(키워드) 라디에이터 쿨링 팬 , 최적 설계 , 실험계획법 , 정상상태 , 비정상상태 , 전산유체역학 , 성능 예측
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 허남건
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000046518
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
자동차를 구성하는 많은 부품 중 라디에이터 쿨링팬은 소비 용량이 크고 엔진에 직접 연결되어 그 동력을 사용하기 때문에 중요한 엔진 부하 중 하나라고 할 수 있다. 따라서 자동차의 효율 향상을 위해 쿨링 팬의 성능 개선은 필수적이다. 이러한 라디에이터 쿨링 팬의 성능을 향상시키기 위하여 본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 팬의 성능을 예측하고 최적설계 기법 중 하나인 실험계획법을 적용하여 팬의 날개 형상을 최적화 하였다. 또한 수치해석 결과의 신뢰성을 검증하기 위하여 실험을 수행하였으며 팬 성능 예측의 정확성을 향상시키기 위하여 비정상상태 수치해석을 수행하였다. 팬의 날개 각도, 개수, 두께, 폭의 네 가지 인자에 대하여 Taguchi 기법을 통해 분석한 결과 날개의 각도와 개수가 팬의 성능에 가장 큰 영향을 미침을 확인하였다. 또한 팬의 구동 모터 사양의 변경에 따라 허브 크기를 축소시켰을 때 팬의 풍량 및 효율이 상승함을 수치해석을 통해 검증하였다. 본 연구 결과 ,라디에이터 쿨링 팬의 풍량 및 효율 향상을 위하여 팬의 허브 크기, 날개 개수, 각도를 최적화 하여 개발된 팬은 37.36%의 효율을 나타내었으며 이는 기존 팬 대비 효율을 약 8.05%p 향상시킨 결과이다.
more초록/요약
The minimizing of the vehicle energy consumption is an important means of achieving higher fuel efficiency. Accordingly, the performance improvement of the radiator cooling fan is very important subject for efficiency of the vehicle because the radiator cooling fan is a component that is given great deal of weight on the energy consumption. In this study, the steady incompressible viscous turbulent flow is studied by CFD simulations and experiments for the shape optimization of the radiator cooling fan. Taguchi method was applied for the design of experiment (DOE). In the result of this study, the influence of blade angle and total blade number is most important about fan performance. The both of CFD simulations and experiments predicted the trend that the performance of the optimized fan is higher than the based model. However the result of the CFD analysis shows under estimation about 25% compared with experiment result. For this reason, a transient CFD analysis was carried out for accuracy improvement of the performance prediction of the radiator cooling fan. The transient analysis shows a good agreement with experiment data. In addition, I tested about the change of the fan hub size and the rotating speed according to the change of a motor capacity. Finally, in the result to change blade angle, total blade number and fan hub size, the efficiency of the developed fan is 37.36%. It showed 8.05%p increase over the previous cooling fan.
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