KR101869699B1 - Method and apparatus for fan simulation by flow analysis - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 유동해석을 통한 팬 시뮬레이션 방법은, 사용자가 포인트 데이터 및 테스터 치수를 입력하는 단계; 상기 포인트 데이터를 연산하여 팬의 형상을 생성하고 상기 테스터 치수로부터 테스터를 생성하는 단계; 상기 팬에 격자를 생성하는 단계; 상기 팬에 대한 경계조건을 입력하여 상기 팬에 의한 유동을 해석하는 단계; 그리고 상기 해석으로부터 소음지수를 산출하는 단계를 포함하되, 상기 소음지수는 상기 팬에 의한 유동이 정상상태인 경우 상기 팬의 위치에 따른 압력의 편차에 비례한다.According to an embodiment of the present invention, a fan simulation method using a flow analysis includes: inputting a point data and a tester dimension by a user; Computing the point data to generate a shape of the pan and generating a tester from the tester dimensions; Generating a grating on the fan; Inputting a boundary condition for the fan to interpret the flow by the fan; And calculating a noise figure from the analysis, wherein the noise figure is proportional to the deviation of the pressure according to the position of the fan when the flow by the fan is in a steady state.

Description

유동해석을 통한 팬 시뮬레이션 방법 및 팬 시뮬레이션 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FAN SIMULATION BY FLOW ANALYSIS}METHOD AND APPARATUS FOR FAN SIMULATION BY FLOW ANALYSIS FIELD OF THE INVENTION [0001]

본 발명은 팬 시뮬레이션 방법 및 팬 시뮬레이션 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유동해석과 소음해석을 통한 팬 시뮬레이션 방법 및 팬 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fan simulation method and a fan simulation apparatus, and more particularly, to a fan simulation method and a fan simulation apparatus through flow analysis and noise analysis.

산업화 이후 기능 위주로 개발되던 제품들이 질적 향상을 요구하는 소비자의 수요에 따라 성능과 함께 우수한 제품으로 탈바꿈하고 있다. 질적으로 우수한 제품을 판단하는 기준으로 가장 중요하게 고려되는 것이 필요한 유동일(Air power)을 제공하며 그때의 소음이 가장 적어야 한다.Since the industrialization, products developed mainly in functions have been transformed into superior products with performance according to the demand of consumers demanding quality improvement. As a criterion for judging a good quality product, it is necessary to provide the air power which is most importantly considered, and the noise at that time should be the lowest.

이러한 저소음화를 위한 과정을 예로 든다면 유동소음에 관한 연구를 수행해야 하는데, 이것은 바람을 불어주는 풍동(Wind Tunnel)에 무향실이 있는 무향풍동(Acoustic Wind Tunnel), 혹은 무향팬테스터(Acoustic Fan Tester)라는 고가의 실험 장치를 이용하는 방법(Experimental Study)으로 진행되고 있다. 이러한 고가의 실험 장치를 이용한 방법은 많은 연구비와 전문 지식이 필요하기 때문에 일반 중소기업에서는 저소음 설계가 적용된 우수한 제품을 생산하기 위한 연구가 불가능한 실정이다.For example, it is necessary to carry out a study on the noise of the flow noise. This is the case of an acoustic wind tunnel with an anechoic chamber in the Wind Tunnel which blows wind or an acoustic fan tester (Experimental Study). Because of the cost and expertise required by these expensive experimental equipment, it is impossible to produce excellent products with low noise design in general SMEs.

특히, 무향풍동설비는 고가의 장비로 가전회사 및 중소기업은 이러한 기술을 적용할 여력이 없다. 실험을 통한 개발 Process는 먼저 저소음형상을 만들고(Prototype 제작) 그 형상에 대해서 실제와 비슷한 상황으로 실험을 수행하며, 목표에 도달하지 못하였을 경우는 다른 형상을 만들어서 실험을 수행하는 process의 반복이었다. 자동차와 같은 경우, 실제 저소음형상을 위해서 수억원이 넘는 수십대의 차량을 만들어서 테스트해야 하는 고비용, 저효율 구조이고, 가전제품에 대한 연구도 수억원대의 연구비가 소요되기 때문에 아직까지 저소음화에 대한 연구 자체가 극히 일부 대기업에서만 수행되고 있다. 따라서 이런 고비용, 비효율적인 연구 Process를 대체할 수 있는 저비용, 고효율의 연구 Process가 필요하다. In particular, the fragrance-free wind tunnel equipment is expensive, and home appliance companies and SMEs can not afford to apply these technologies. The development process through experiments was a repetition of a process that first made a low-noise shape (prototype production) and then experimented with the situation similar to the actual situation. In the case of automobiles, it is a high-cost, low-efficiency structure that requires testing and building dozens of vehicles that are more than several hundreds of millions of dollars for real low-noise shapes. Research on household appliances requires research costs of hundreds of millions of won. It is performed only in some large corporations. Therefore, a low-cost, high-efficiency research process that can replace such a costly and inefficient research process is needed.

한국공개특허공보 2007-0097988(2007.10.05.)Korean Unexamined Patent Application Publication No. 2007-0097988 (Oct.

본 발명의 목적은 유동해석을 통해 팬의 성능을 예측할 수 있는 팬 시뮬레이션 방법 및 팬 시뮬레이션 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a fan simulation method and a fan simulation apparatus capable of predicting the performance of a fan through flow analysis.

본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.Other objects of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 유동해석을 통한 팬 시뮬레이션 방법은, 사용자가 필요한 유동일을 입력하는 단계; 그러한 유동일을 발생 시키기 위한 본 발명에서 제공하는 기초 형상을 확인하는 단계; 그러한 기초 형상을 도면화하기 위한 포인트 데이터 생성 단계; 상기 포인트 데이터를 연산하여 팬의 형상을 생성하는 단계; 상기 팬에 맞는 해석을 위한 격자를 생성하는 단계; 상기 팬에 대한 경계조건을 입력하여 상기 팬에 의한 유동을 해석하는 단계; 그리고 상기 해석으로부터 팬 효율 및 소음을 산출하는 단계를 포함하되, 상기 소음은 단위(dB, dBA)를 가진 정량적인 소음 또는 그 소음의 상대적인 값인 소음지수를 나타내며, 이런 소음지수는 상기 팬에 의한 유동이 정상상태인 경우 상기 팬의 위치에 따른 압력의 편차에 비례한다.According to an embodiment of the present invention, a fan simulation method using a flow analysis includes: inputting a necessary fluid date; Confirming the basic shape provided by the present invention for generating such a floating date; A point data generating step of plotting the basic shape; Computing the point data to generate a shape of the fan; Generating a grid for analysis that fits the pan; Inputting a boundary condition for the fan to interpret the flow by the fan; And calculating the fan efficiency and noise from the analysis, wherein the noise represents a quantitative noise having a unit (dB, dBA) or a noise figure which is a relative value of the noise, Is in proportion to the deviation of the pressure according to the position of the fan in the steady state.

상기 소음지수는 상기 팬에 의한 유동이 비정상상태인 경우 상기 팬의 기설정된 위치에서 압력의 편차에 비례할 수 있다.The noise figure may be proportional to the deviation of the pressure at a predetermined position of the fan when the flow by the fan is in an abnormal state.

상기 해석하는 단계는 상기 유동에 대하여 상기 팬의 위치 및 시간에 따른 압력과 속도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The interpreting step may include calculating the pressure and the velocity according to the position and the time of the fan with respect to the flow.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 유동해석을 통한 팬 시뮬레이션 장치는, 포인트 데이터 및 테스터 치수가 입력되는 팬설계모듈; 상기 팬설계모듈에 입력된 상기 포인트 데이터를 연산하여 팬의 형상을 생성하고 상기 테스터 치수로부터 테스터를 생성하는 CAD모듈; 상기 팬에 격자를 생성하는 격자모듈; 상기 팬에 대한 경계조건을 입력하여 상기 팬에 의한 유동을 해석하는 솔빙모듈; 그리고 상기 해석으로부터 소음지수를 산출하는 성능분석모듈을 포함하되, 상기 성능분석모듈은 상기 팬에 의한 유동이 정상상태인 경우 상기 팬의 위치에 따른 압력의 편차에 비례하여 상기 소음지수를 산출한다.According to an embodiment of the present invention, a fan simulation apparatus through a flow analysis includes a fan design module to which point data and tester dimensions are input; A CAD module for calculating the point data input to the fan design module to generate a shape of a fan and generating a tester from the tester dimension; A grating module for generating a grating on the fan; A solving module for inputting a boundary condition for the fan and analyzing the flow by the fan; And a performance analysis module for calculating a noise figure from the analysis, wherein the performance analysis module calculates the noise figure in proportion to the deviation of the pressure according to the position of the fan when the flow by the fan is in a steady state.

상기 솔빙모듈은 상기 유동에 대하여 상기 팬의 위치 및 시간에 따른 압력과 속도를 산출할 수 있다.The solving module may calculate a pressure and a velocity according to the position and time of the fan with respect to the flow.

상기 성능분석모듈은 상기 팬에 의한 유동이 비정상상태인 경우 상기 팬의 기설정된 위치에서 압력의 편차에 비례하여 상기 소음지수를 산출할 수 있다.The performance analysis module may calculate the noise figure in proportion to the deviation of the pressure at a predetermined position of the fan when the flow caused by the fan is in an abnormal state.

본 발명의 일 실시예에 의하면 유동해석을 통한 팬의 시뮬레이션에 의해 팬의 성능, 즉 효율 및 소음을 예측할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the performance of the fan, that is, efficiency and noise can be predicted by simulation of the fan through the flow analysis.

도 1은 무향풍동 및 무향 팬 테스터를 나타낸다.
도 2 및 도 3은 .본 발명의 일 실시예에 따른 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 GUI를 나타낸다.
도 5는 팬 및 tester의 치수 입력 창을 나타낸다.
도 6은 링과 허브 및 rotate zone 치수를 나타낸다.
도 7은 shroud, motor, radiator, condenser 치수를 나타낸다.
도 8은 shroud 및 tester 치수를 나타낸다.
도 9는 Octree를 생성한 예를 나타낸다.
도 10 및 도 11은 도 9에 도시한 Octree를 가지고 격자를 생성한 결과를 나타낸다.
도 12는 해석 종료 후 보고서 작성을 위한 결과 이미지를 나타낸다.
Figure 1 shows an unirradiated and an unirradiated fan tester.
Figures 2 and 3 are conceptual diagrams in accordance with an embodiment of the present invention.
4 shows a GUI according to an embodiment of the present invention.
5 shows a dimension input window of the pan and tester.
Figure 6 shows ring, hub and rotate zone dimensions.
Figure 7 shows shroud, motor, radiator and condenser dimensions.
Figure 8 shows the shroud and tester dimensions.
FIG. 9 shows an example of generating an octree.
FIGS. 10 and 11 show the result of generating a grid with the Octree shown in FIG.
12 shows a result image for report generation after analysis is completed.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments are provided to explain the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Accordingly, the shape of each element shown in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description.

설계자가 실제 제품을 개발할 때 팬의 성능 개선 연구를 하기 위해서 많은 전문적인 지식과 고가의 실험 장비인 무향풍동(무향펜테스터)를 구비하고, 많은 Mock-up제품을 만들고, 많은 시간을 소비하면서 측정하는 작업이 반복되어야 했다. 본 발명은 이런 비효율적이고 고비용의 연구 Process를 대체하기 위해서 설계자가 테스트 제품을 설계한 후, CFD Tool을 이용한 전문적인 해석 Process에 따라 구축된 자동화 프로그램을 통해서 쉽게 진행할 수 있는 팬 시뮬레이션 방법 및 팬 시뮬레이션 장치를 개발하였다.In order to study the improvement of the performance of the fan when the designer develops the actual product, it is necessary to have a lot of professional knowledge and expensive experimental equipment, such as an antifreeze (mushroom pen tester), to make many mock-up products, The work had to be repeated. The present invention relates to a fan simulation method and a fan simulation method which can be easily carried out through an automated program constructed according to a professional analysis process using a CFD tool after a designer designs a test product to replace such an inefficient and costly research process .

본 발명은 우선 설계자가 팬설계모듈을 통해 팬의 point data와 tester의 치수를 입력하면 CAD 프로그램(CAD모듈)에서 자동으로 팬과 tester가 만들어진다(CAD 모델링). 이렇게 생성된 파일은 프로그램을 이용해서 해석을 위한 격자를 생성하게 된다. 이렇게 격자가 생성되면 사용자가 입력한 경계조건과 기본적인 팬 해석 경계조건을 이용해 유동 해석을 시작하게 된다. 해석이 완료되면 사용자의 해석 결과 분석을 위해 보고서가 자동으로 생성되게 된다.In the present invention, when a designer inputs the point data of the fan and the dimensions of the tester through the fan design module, a fan and a tester are automatically created in the CAD program (CAD module) (CAD modeling). The generated file is used to generate a grid for analysis using the program. When the grid is created, the flow analysis is started using the boundary conditions input by the user and the basic fan analysis boundary conditions. Once the analysis is completed, a report will be automatically generated to analyze the analysis results.

본 발명에서는 설계자가 point data와 tester의 치수를 입력하고 실행하면 프로그램 상에서 자동으로 fan과 tester의 CAD가 완성된다. 팬의 point data에 따라서 rotate zone의 치수가 자동으로 계산되어 모델링되고 ring과 hub도 자동으로 생성된다. 또한 본 발명에서는 설계자가 요구하는 유동일에 대한 기초 모델을 제시하며 이런 기초모델의 형상을 결정하기 위한 연산에는 오일러 방정식(euler fan turbomahinery equation)과 속도삼각형(velocity triangle), 그리고 평균선해석(mean line analysis)이 사용된다.In the present invention, when the designer inputs and executes the point data and the tester dimensions, the CAD of the fan and tester is automatically completed in the program. Depending on the point data of the fan, the dimensions of the rotate zone are automatically calculated and modeled and the ring and hub are automatically created. Also, the present invention proposes a basic model for the flow date required by the designer, and an operation for determining the shape of the basic model includes an euler fan turbomahinery equation, a velocity triangle, and mean line analysis ) Is used.

따라서 설계자는 팬의 point data와 tester의 크기 및 radiator와 condenser의 치수 및 shroud와 radiator, condenser사이의 간격만을 입력하면 나머지 모든 작업은 프로그램 상에서 자동으로 치수가 계산되어지고 모델링이 이루어진다.Therefore, if the designer inputs only the point data of the fan, the size of the tester, the dimensions of the radiator and the condenser, and the distance between the shroud, the radiator and the condenser, all other operations are automatically computed and modeled in the program.

실제 설계자가 해석을 하기 어려워하는 가장 큰 이유 중의 하나가 격자 생성에 대한 부분이다. 격자는 해석을 위한 중요한 부분으로 해석 평가에 중요한 부분의 격자를 적당하게 생성해야 해석의 정확도가 높아진다. 따라서 격자 생성을 위해서는 수많은 경험이 필요하며 많은 시간이 요구되고, CFD 전문 지식 또한 필요하다.One of the biggest reasons why it is difficult for an actual designer to interpret is the part about grid generation. The lattice is an important part of the analysis. Properly creating the lattice of the part important for the analysis evaluation increases the accuracy of the analysis. Grid generation therefore requires a lot of experience, requires a lot of time, and requires CFD expertise.

본 발명에서는 축류팬 형상에 대해서 격자모듈을 통해 수많은 격자를 생성해 이를 바탕으로 최적의 조건을 확보했다. 격자는 보통 Tetra, Hexa, Prism 형태가 복합적으로 사용되며 벽면에는 Prism 격자가, 대공간에서 Hexa 격자가, 대공간과 벽면 사이의 공간에는 Tetra 격자가 시용된다.In the present invention, many lattices are generated through the lattice module with respect to the shape of the axial fan, and optimum conditions are secured based on this. The lattice is usually composed of Tetra, Hexa, Prism type, Prism lattice on the wall, Hexa lattice in the large space, and Tetra lattice in the space between the large space and the wall.

본 발명에서 격자를 생성하는 방법은 사각형 Cube를 전체 영역으로 만들고, 그 중 중요한 영역을 작은 Cube로 만드는 것이다. 이 Cube 하나의 사이즈가 해석 격자의 사이즈를 결정하기 때문에 이 크기를 결정하는 것은 무엇보다 중요하다. 특히, 팬의 앞면이나 뒷면 같이 형상적으로 중요한 부분은 Cube의 사이즈를 더욱 작게 만들어서 격자 크기를 작고 균일하게 만들어주는 것이 중요하다.In the present invention, a method of generating a lattice is to make a rectangular cube as a whole region, and to make an important region as a small cube. Determining this size is important because the size of this single cube determines the size of the analysis grid. In particular, it is important to make the size of the cube even smaller, making the lattice size small and uniform, especially in the geometrically important areas such as the front and back of the fan.

앞의 단계를 거치게 되면 유동해석을 실행하기 위한 모델은 완성이 된다. 유동해석을 수행하기 위해서는 해석에 필요한 경계조건을 입력해야 한다(솔빙모듈). 이러한 경계조건 입력도 대부분이 최적의 조건으로 설정되어 있어, 설계자는 별도의 설정에 대한 낭비 없이 입구의 유량과 팬의 회전속도(RPM), 그리고 1cycle 당 팬의 회전각도를 적용하여 dt값만 설정해주면 된다.The model for executing the flow analysis is completed when the above step is performed. In order to perform the flow analysis, the boundary conditions necessary for the analysis must be input (the solving module). Most of these boundary condition inputs are set to optimal conditions, so the designer can set the dt value by applying the inlet flow rate, fan rotation speed (RPM), and the rotation angle of the fan per 1 cycle without wasting any extra setup do.

- 팬의 회전 속도를 입력- Enter the rotational speed of the fan

- 압력 보정 선택- Pressure compensation selection

- 수렴조건을 입력 : 초기값 사용 권장- Enter convergence condition: Recommended to use initial value

- 해석에 사용되는 난류 모델을 선택- Select the turbulence model used in the analysis

- 총 해석 Cycle Setting- Total Analysis Cycle Setting

- 한 cycle 당 시간(팬의 회전수와 cycle/degree로 계산)- Time per cycle (calculated by the number of revolutions of the fan and cycle / degree)

- IAUDT가 0일 경우 : dt값이 Time Interval로 사용- If IAUDT is 0: dt value is used as time interval

- Courant number : 직접 입력해도 되고 dt값을 주면 자동으로 계산- Courant number: can be entered directly or calculated automatically when given dt value

- Problem Type : Steady와 Unsteady 해석을 선택하는 부분으로 보통 팬 문제를 해석 할 때 100 Cycle 정도는 Steady로 해석한 다음에 Unsteady 를 이어서 해석을 하면 수렴이 조금 더 빨라지고 해석이 조금 더 안정적으로 진행됨.- Problem Type: Steady and Unsteady analysis is selected. When analyzing the fan problem, about 100 cycles are interpreted as Steady and then Unsteady is analyzed. Convergence is slightly faster and interpretation is more stable.

- 해석에 사용 될 equation 을 선택.- Select the equation to be used in the analysis.

- 작동 유체의 property를 입력하는 창.- window for entering the properties of the working fluid.

- 작동 유체가 imcompressible flow 인지 compressible flow 인지 선택.- Select whether the working fluid is imcompressible or compressible.

이와 같은 단계로 격자가 생성되고 각각의 경계조건이 입력되어 해석을 수행하게 된다. 해석은 NI 기반의 슈퍼컴퓨터에서 진행된다.In this step, a lattice is generated and each boundary condition is input and analysis is performed. The interpretation is done on an NI-based supercomputer.

CFD해석 종료 후 보고서 작성을 위해서 그림을 그리고 유동을 확인하는 등의 후처리(Post-process)기능 역시 자동으로 수행한다(성능분석모듈). 설계자는 이 그림들을 보고 설계가 잘 이루어졌는지, 설계가 잘못되었다면 어디가 문제인지, 어디를 수정해야 하는지 판단을 할 수가 있다. 각 Blade 단면에서의 상대 속도를 보면 유동이 Blade 단면을 따라서 잘 지나가는지, 아니면 Separation이 발생하는지를 알 수 있다. 또 Blade 전 후면에서의 압력을 살펴봄으로써 팬이 효율이 좋은지, 각각의 Blade가 일정하게 효율적으로 작동 하는지를 알 수 있다. 팬을 수직으로 자른 단면에서의 속도와 압력의 분포를 보고 팬을 지난 유동이 어떻게 흘러가는지를 알 수가 있다. 이처럼 설계자는 각 그림들을 보고 여러 가지의 정보를 얻을 수 있고 또한 이 정보들을 다음 설계에 적용하여 좀 더 나은 성능의 팬을 개발할 수 있다.After completion of the CFD analysis, a post-process function such as checking the drawing and checking the flow for the report is also performed automatically (performance analysis module). The designer can look at these drawings to determine if the design is well done, if the design is wrong, and where to fix it. The relative velocities at each blade section show whether the flow passes well along the blade section or if separation occurs. Also, by looking at the pressures at the front and back of the blade, you can see that the fans are efficient and that each blade operates consistently and efficiently. You can see how the flow past the fan flows by looking at the distribution of velocity and pressure at the cross-section where the fan is cut vertically. As a result, the designer can obtain various information by viewing each picture, and can apply this information to the next design to develop a better performance fan.

한편, 위 보고서를 토대로 성능 분석이 이루어진다. 성능분석은 소음과 효율, 그리고 유동균일도(flow uniformity)를 토대로 하며, 소음과 효율이 중요인자로 취급된다.Performance analysis is based on the above report. Performance analysis is based on noise, efficiency, and flow uniformity, and noise and efficiency are considered as important factors.

소음은 압력변화에 따른 것으로 이해되며, 소음지수를 통해 상대량으로 평가된다. 소음지수는 2가지 형태로 파악되며, 정상상태에서 블레이드의 위치에 따른 압력의 (표준)편차를 이용한 것과 비정상상태에서 개별 위치에 따른 압력의 (표준)편차를 이용한 것이다.Noise is understood to be due to pressure changes, and is assessed in terms of volume through the noise figure. The noise figure is in two forms and is based on the (standard) deviation of the pressure depending on the position of the blade in steady state and the (standard) deviation of the pressure according to the individual position in the abnormal state.

앞서 설명한 유동해석을 통해, 유동은 압력과 속도로 정의되며, 개별 위치(또는 격자)와 시간에 따른 p=(x,y,z,t)와 v=(x,y,z,t)로 정의될 수 있다. 이때, 정상상태유동은 시간(t)에 따른 유동특성의 변화가 거의 일정하므로, 시간(t)을 무시할 수 있으며, p=(x,y,z)와 v=(x,y,z)로 변형될 수 있다. 여기에서, 위치변화(x,y,z)에 따른 압력의 (표준)편차를 파악할 수 있으며, 이를 통해 최초 입력된 point data에 따른 소음의 상대량을 평가할 수 있다.Through the flow analysis described above, the flow is defined as pressure and velocity and is defined as p = (x, y, z, t) and v = (x, y, z, t) Can be defined. In this case, the steady-state flow can ignore the time t since p = (x, y, z) and v = (x, y, z) It can be deformed. Here, the (standard) deviation of the pressure according to the positional change (x, y, z) can be grasped, and the relative amount of noise according to the point data input first can be evaluated.

즉, 여기에서 point data는 블레이드의 날개가 굽어진 형상에 의해 구분되는 정압면(날개를 밀어 올리는 힘이 발생하는 부분)과 부압면(날개를 들어올리는 힘이 발생하는 부분)에 위치하는 개별 위치의 데이터를 의미하는 것이며, 블레이드의 위치에 따라 압력의 차이가 일어나는 것은 정압면과 부압면의 날개 위아래로 흐르는 공기의 속도차에 의해 압력이 다르게 분포되기 때문이다.
본 발명은 정상상태에서 이 압력의 차이가 균일하면 소음이 낮아지고, 압력의 차이가 불균일하면 소음이 크게 발생하는 것을 발견하고, 각각의 날개에 분포하는 정압면과 부압면의 압력차이 값을 계산하여 표준편차를 산출하였고, 이 표준편차를 소음지수로 하였다.
여기에서 소음지수는 소음의 크기를 크다 작다로 나타내는 척도로서 비교기준을 제시하는 것일 뿐 소음의 수치를 나타내는 것은 아니다.
That is to say, the point data is the individual position of the blade, which is located on the static pressure surface (where the wing force is generated) and the negative pressure surface (where the wing is lifted) divided by the curved shape of the blade The reason for the difference in pressure depending on the position of the blades is that the pressure is differently distributed due to the speed difference between air flowing above and below the wing of the static pressure side and the negative pressure side.
In the present invention, it is found that when the pressure difference is uniform in the steady state, the noise is lowered, and when the pressure difference is non-uniform, the noise is largely generated and the pressure difference value between the static pressure surface and the negative pressure surface distributed in each wing is calculated The standard deviation was calculated as a noise figure.
Here, the noise figure is a measure of the magnitude of the noise, which is a measure of the magnitude of the noise.

이와 같은 방법은 시간(t)에 대한 변수 하나를 제거하여 연산을 단순화함으로써, 소음의 평가에 소요되는 시간을 대폭 단축할 수 있다. 다만, 위 평가는 정상상태 유동만을 반영하여 비정상상태 유동이 간과되었으므로, 절대적인 수치로 볼 수 없을 뿐만 아니라, 비정상상태 유동이 간과된 이상 최적의 성능여부를 평가할 수 없다. 따라서, 위 성능평가를 통해 설계를 완료하는 과정에서, 비정상상태의 유동이 반영되어야 하며, 정상상태의 유동은 비교기준을 제시할 수 있을 뿐이다.This method simplifies the calculation by eliminating one variable for time t, thereby greatly shortening the time required for noise evaluation. However, since the above evaluation reflects only the steady-state flow and the abnormal flow is overlooked, it can not be seen as an absolute numerical value, and it is impossible to evaluate whether or not the optimum performance is over unless the abnormal flow is overlooked. Therefore, in the process of completing the design through the above performance evaluation, the flow of the abnormal state should be reflected, and the flow of the steady state can only provide the comparison standard.

나머지 한 방법으로, 비정상상태에서 개별 위치에 따른 압력의 (표준)편차를 파악할 수 있으며, 이를 통해 최초 입력된 point data에 따른 소음의 상대량을 평가할 수 있다.In the other way, the (standard) deviation of the pressure with respect to the individual position in the abnormal state can be grasped, and thus the relative amount of noise according to the initial input point data can be evaluated.

또한, 효율은 정상상태 유동을 기준으로 평가하며, 압력과 유량의 곱을 토크와 각속도로 나눈 값으로 정의된다.In addition, efficiency is evaluated based on steady-state flow, and is defined as the product of pressure and flow divided by torque and angular velocity.

본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.Although the present invention has been described in detail by way of preferred embodiments thereof, other forms of embodiment are possible. Therefore, the technical idea and scope of the claims set forth below are not limited to the preferred embodiments.

Claims (6)

기초설계를 하고, 기초설계를 설계변수에 의해 변경하여 팬의 형상을 생성하고, 팬에 유동장을 해석하기 위한 격자를 생성하고, 팬에 대한 경계조건을 입력하여 팬에 의한 유동해석을 하고, 유동해석에 의해 얻어진 값이 적합한 것인지를 판단하여 설계를 하는 팬의 시뮬레이션 방법에 있어서,
상기 유동해석은,
정상상태에서 팬의 각각의 날개 위아래를 흐르는 정압면과 부압면의 압력차이를 계산하고, 이 압력차이 값의 표준편차를 통하여 소음지수를 산출하는 것을 특징으로 하는 팬의 시뮬레이션 방법
The basic design is made, the basic design is changed by the design variables to create the shape of the fan, the grid for analyzing the flow field to the fan is created, the boundary condition for the fan is inputted, A simulation method of a fan for designing by determining whether a value obtained by an analysis is suitable,
The flow analysis,
A pressure difference between a static pressure surface and a negative pressure surface flowing above and below each of the blades of the fan in a steady state is calculated and the noise figure is calculated through the standard deviation of the pressure difference value
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102028473B1 (en) * 2018-08-08 2019-10-04 동명대학교산학협력단 Explosion-proof system of elevator door landing interlock
KR102171600B1 (en) * 2019-12-30 2020-10-29 한국과학기술정보연구원 Flow analysis data processing device and computer trogram that performs each step of the device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001076026A (en) * 1999-09-08 2001-03-23 Mitsubishi Electric Corp Design support system and design support apparatus
KR100340699B1 (en) * 1999-08-24 2002-06-15 김광용 Design method for axial fan blade and a blade manufactured thereby
JP2007164343A (en) * 2005-12-12 2007-06-28 Fuji Electric Holdings Co Ltd Design support device, method, and program

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100880632B1 (en) 2005-10-27 2009-01-30 엘지전자 주식회사 System and Method for management of packet service using DNS server in mobile terminal

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100340699B1 (en) * 1999-08-24 2002-06-15 김광용 Design method for axial fan blade and a blade manufactured thereby
JP2001076026A (en) * 1999-09-08 2001-03-23 Mitsubishi Electric Corp Design support system and design support apparatus
JP2007164343A (en) * 2005-12-12 2007-06-28 Fuji Electric Holdings Co Ltd Design support device, method, and program

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