A new method to primary and optimized design of ducted fan

Document Type : Original Article

Author

Aerospace Faculty- Shahid Sattari Aeronautical University of Science and Technology- Tehran-Iran

Abstract

In the present study, the aerodynamic performance of the ducted fan is investigated using the surface vorticity method and the lifting line theory. In previous research, to consider the effects of the duct, most of the parameters derived from empirical tests or computational fluid dynamics. Our goal is to present a new method for considering the effects of the duct on the fan enclosed in a duct. In this method, the lift and drag coefficients are only input parameters. The present method requires considerably less computational time than CFD methods. Also, the aerodynamic optimization of fan blades geometry has been carried out using particle swarm optimization method (PSO) to achieve the optimum blade geometry and the maximum output power. The results of this method are in excellent agreement with experimental data in references. By optimizing the geometry of the blade, the output power of ducted fan increased 10 percentage in comparison to ducted fan with old blade geometry.

Keywords

Main Subjects


Article Title [فارسی]

یک روش جدید برای طراحی اولیه و بهینه شده داکت فن

Author [فارسی]

  • احمد شرفی
دانشکده مهندسی هوافضا- دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری-تهران-ایران
Abstract [فارسی]

در مطالعه انجام شده حاضر ، عملکرد آیرودینامیکی یک داکت فن با استفاده از روش چرخشی سطح و تئوری خط برآزا بررسی شده است. در تحقیقات قبلی، برای در نظر گرفتن اثرات داکت، بیشتر پارامترها از آزمایش های تجربی یا دینامیک سیالات محاسباتی بدست می آمدند. در این تحقیق، هدف ما ارائه روشی مبتنی بر قانون بیو ساوار برای در نظر گرفتن اثرات داکت بر روی یک فن محصور در یک داکت با پارامترهای عددی کمتر است. در این روش پارامترهای ورودی فقط ضرایب برآ و پسا هستند. روش حاضر به زمان محاسباتی بسیار کمتری نسبت به روشهای CFD نیاز دارد. همچنین، برای بهبود کارایی داکت فن، بهینه سازی آیرودینامیکی هندسه پره‌های فن با استفاده از روش تجمع ذرات که از حرکت گروهی پرندگان الهام گرفته شده است، انجام شده است. این روش را می توان برای هر فن، پروانه و همچنین اجسام چرخشی در داکت استفاده کرد. نتایج این روش همخوانی بسیار بالایی با داده های تجربی موجود در منابع موجود دارد. همچنین در این مطالعه، الگوریتم PSO با روش پیشنهادی در این تحقیق برای دستیابی به هندسه بهینه پره و حداکثر توان خروجی ترکیب شده است.

Keywords [فارسی]

  • داکت فن
  • روش چرخشی سطح
  • تئوری خط برآزا
  • بهینه سازی