Um den Widerspruch zwischen der Leistung von Klimaanlagenventilatoren bei niedrigem Luftdruck und der Anforderung an sowohl einen hohen Luftstrom als auch einen geringen Geräuschpegel anzugehen, wurde in dieser Studie ein Hochleistungs-Axialstromventilator-Prototyp für die Klimaanlage als vergleichendes Forschungsmodell für das Swept-Back-Design ausgewählt. Die Grundstruktur des Prototyps umfasst: Laufradaußendurchmesser 409 mm, Laufradnabendurchmesser 120 mm, Laufradnabenverhältnis 0,29, 4 Schaufeln, Durchflussrate 2220 m³/h, statischer Druck 20 Pa und Drehzahl 880 U/min. Beim neuen Lüfterdesign steht die Sicherstellung einer ausreichenden Strömungsgeschwindigkeit im Vordergrund und gleichzeitig liegt der Schwerpunkt auf der Verbesserung der internen Luftstromverteilung, um die Geräuschentwicklung zu reduzieren.
Das Design des neuen Lüfters basiert auf früheren Forschungen zur Strömungsdynamik und bestehenden quasi{0}}dreidimensionalen Designmethoden. Es nutzt modernste Sweep-Technologie und einen CFD/CAD-Kopplungsansatz. Die strukturellen Eigenschaften eines typischen Prototyp-Laufrads werden mithilfe von CAD geschätzt und vollständige dreidimensionale CFD-Berechnungen werden mit der kommerziellen Software FLUENT durchgeführt, um seine externen und internen Strömungseigenschaften zu untersuchen. Diese Ergebnisse werden dann mit experimentellen Ergebnissen verglichen und analysiert. Mit konventionellen Methoden wird ein vorläufiger quasi-dreidimensionaler Laufradentwurf erstellt und CFD-Berechnungen durchgeführt, um seine externen und internen Strömungseigenschaften zu untersuchen. Die CAD/CFD-Ergebnisse des Prototyp-Lüfters und des neuen Lüfters werden verglichen und analysiert, und relevante Parameter im ursprünglichen Design werden angepasst, um ein besseres aerodynamisches Layout zu erreichen. CFD wird verwendet, um die Leistung des angepassten Lüfters vorherzusagen, und relevante Parameter werden basierend auf den Berechnungsergebnissen weiter angepasst, um den Lüfter weiter zu optimieren.
Darüber hinaus werden bei der Konstruktion auch Parameter wie die Blattsehnenlänge, der Blatteinbauwinkel, der Profilkrümmungswinkel und die mittlere Profilkrümmung berücksichtigt. Optimierte Werte und eine sinnvolle Anpassung dieser Parameter werden durchgeführt, um die aerodynamische und akustische Leistung des Lüfters zu verbessern.
