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STAR Japanese Conference 2015 June 2nd, 2015 Yokohama DESとＦＷ－Ｈによるシロッコファンの送風音予測 Prediction of aerodynamic sound from a multi-blade fan using DES and FW-H model ダイキン工業株式会社 環境技術研究所 岩田 透 DAIKIN INDUSTRIES, Ltd. Environmental Technology Laboratory IWATA Toru 本発表の概要 ・ＳＴＡＲ-ＣＣＭ＋を用いて小型シロッコファンの送風音を予測した ・定常計算を行い、非定常計算の初期値を作成 ・次に非定常ＦＷ－Ｈ計算を用いて送風音を計算 ・非定常計算手法はＤＥＳを用いた ・計算した送風音のスペクトルを実測値と比較した 解析対象のシロッコファン ・解析の対象としたファンの外観と仕様 項目 仕様 形式 両吸込 羽根径 １３５ｍｍ 羽根枚数 ４１枚（片側） シロッコファンの送風音 ・吸込側１ｍでのスペクトル（Ａ補正） ・適切に設計すればＢＰＦは突出しない BPF 10dB 解析領域 ・流入側は計測室のサイズをほぼ再現 ・音測定点（ＦＷ－Ｈ受音点）は流入側（解析領域内） 圧力モニターポイント （性能検証用） 流出側 ファン 流入側 メッシュ ・本解析に用いたメッシュ外観を示す ・トリム/プリズムメッシュ メッシュ ・ファン近傍にはメッシュ細分化領域を設けた 細分化領域③ 細分化領域① 細分化領域② メッシュ ・舌部近傍、羽根断面のメッシュを示す ・羽根面のWall Y+ が大部分で１未満になるようにプリズムレイヤーを設定 メッシュ ・羽根面のWall Y+ を示す メッシュ ・メッシュ数（Cell数）を示す 領域 メッシュ数 回転領域 ４,０６７,７７１ Ｃｅｌｌｓ 静止領域 ２,２２９,４０２ Ｃｅｌｌｓ 合計 ６,２９７,１７３ Ｃｅｌｌｓ 解析条件 ・境界条件は表のように設定した。記載のない値はデフォルト値を使用 入口境界 圧力出口 静圧 [Pa] ０ （Default） 出口境界 流量入口 質量流量 設定値 流れ方向の設定 [-1.0,0,0] 回転領域 回転数 １５００ ｒｐｍ ソルバーの設定 ・ＳＴＡＲ-ＣＣＭ＋ v.9.06.009 （倍精度） ・作動流体は理想気体とした。 ・定常・非定常計算の設定を示す。記載のない設定はデフォルト値を使用 解析タイプ 定常解析 離散化手法 分離型流体温度 乱流モデル ＳＳＴ ｋ-ω 解析タイプ 非定常解析 離散化手法 分離型流体温度 乱流モデル ＤＥＳ with SST 時間ステップ 2.22e-5 [s] 内部イタレーション ５回 ← ０.２°回転に相当 ＦＷ－Ｈの設定 ・ＦＷ－Ｈ表面として不透過面を選定（impermiable) ・ＦＷ－Ｈレシーバー（受音点）は回転軸上１ｍ 不透過面 レシーバー 羽根面 ハブ面 スクロール内面 1m 音計算位置 （吸込み側軸上１ｍ） 計算結果（残差履歴・定常計算） ・４００ iteration で停止 計算結果（流速分布・定常計算） ・４００ iteration 後 計算結果（残差履歴・非定常計算） ・内部イタレーション５回だがきれいに収束する ファン性能の計算精度検証 静圧 ・ファンの静圧をモニター ・実験値とほぼ一致しており、問題ない 流量 計算結果（流速分布・非定常計算） ・８回転 後 計算結果（ＦＷ－Ｈ送風音） A補正音圧レベル [dBA] ・１０００Ｈｚまでは実験値（青）に比較的良く一致する 10dB 周波数 [Hz] ＦＦＴ設定 A特性音圧レベル 周波数 解析ブロック５ 窓関数 Hann 計算結果（音圧の可視化） まとめ ＳＴＡＲ－ＣＣＭ＋を用いてシロッコファンの送風音を計算した ・１０００Ｈｚまでは実験値と計算値は比較的良好に一致した ・１０００Ｈｚ以上の周波数では計算結果が一致しなくなる ・メッシュ解像度の不足が要因の可能性がある
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