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例題１９ 軸流ファンの解析
本例題について
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軸流ファンのモデルを作成して解析を行った例を示します。
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高温側の領域から、ファンで低温側に風を送ったときの温度分布を解析しています。
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一定流量の計算結果を示します。
プロジェクトファイルにはPQ特性を設定したモデルもあります。
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変数を変更することで異なるサイズのファンで解析することができます。
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表に記載されていない条件はデフォルトの条件を使用します。
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Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。
解析モデルダウンロード
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プロジェクトファイルをダウンロード（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）
解析空間
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
3次元 |
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モデル単位 |
mm |
解析条件
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項目 |
条件 |
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流体解析[Bernoulli] 熱伝導解析[Watt] |
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解析の種類 |
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層流/乱流 |
乱流をチェック |
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流れの種類 |
外部流れをチェック |
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モニター値による収束判定 |
熱流体解析タブ：詳細設定 モニター値による収束判定をチェック 「モニタリング自動設定」ボタンをクリックして、 |
モデル図
直方体のソリッドボディを定義し、吸排気部の形状を表面に転写して軸流ファンの形状を作成します。（加工コマンドの面分割（ツール削除）を使用しています）。
寸法は以下の変数で入力しています。
変数を変えることで寸法を変更することができます。
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変数 |
値 |
説明 |
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H_fan |
20 |
ファンの高さ |
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L_fan |
60 |
ファンの1辺の長さ |
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L_intake |
L_fan*0.95 |
吸排気部の1辺の長さ |
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Phi_intake |
L_fan*1.1 |
吸排気部の外径 |
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Phi2_intake |
30 |
吸排気部の内径 |
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t |
1 |
プレートの高さ |
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L |
400 |
空気領域の1辺の長さ |
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mesh_fan |
L_fan/10 |
ファン部のメッシュサイズ |
厚さt、1辺の長さLの板から吸排気部の形状でくりぬいたプレート部を作成します。
全体を覆う1辺の長さLの空気領域を作成します。
プレートを挟んで下側の空気表面からの流入温度を変更するため、空気ボディは下側と上側にボディを分離しています。
下側の空気ボディの表面は境界条件「Hot_Inlet」を設定します。
ボディ属性および材料、メッシュサイズの設定
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ボディ No./ボディタイプ |
ボディ属性名 |
材料名 |
メッシュサイズ |
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0/Solid |
Fan |
002_ポリカーボネート(PC)※ |
mesh_fan(L_fan/10) |
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12/Solid |
Plate |
001_アルミニウムAl※ |
mesh_fan(L_fan/10 |
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13/Solid |
Air |
000_空気※ |
- |
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14/Solid |
Air |
000_空気※ |
- |
※材料データベースを利用
流体タブにてFanを以下のように設定しています。
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ボディ属性名 |
タブ |
設定 |
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Fan |
流体 |
流体ボディの種類：流れ指定 流入面(吸気側)、流出面(排気側)をモデルから選択 流入流出の種類：流量指定 0.7[m3/min] |
境界条件
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境界条件名/トポロジ |
タブ |
境界条件の種類 |
条件 |
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Hot_Inlet |
熱流体 |
流入/流出 |
自然流入/流出 流入温度：直接指定 30[deg] |
外部境界条件は自動的に流入/流出：自然流入/流出となります。
流入する流体の温度は環境温度となりますので、環境設定で環境温度を設定しています。
解析結果
吸気面と排気面を選択して流線を表示した結果を示します。
下側の周囲から空気を取り込んで、上側の領域に垂直に排気している様子が確認できます。
x=0の断面で流速分布と温度分布のコンター図を出力した結果を示します。
上方に温度の高い流体が排気されている様子が確認できます。
