Análise numérica e experimental de um ventilador radial

Abstract

Ventiladores radiais têm inúmeras aplicações industriais, podendo ser utilizados na climatização de ambientes, refrigeração de equipamentos, aspiração e exaustão de ambientes, secagem de grãos, secagem de tinta e criação de cortinas de ar. Podendo também atuar na admissão e exaustão de gases em sistemas de combustão em usinas termoelétricas. Tendo em vista que máquinas em geral têm perdas inerentes ao seu funcionamento, ventiladores radiais também sofrem do mesmo problema. Neste caso, sendo principalmente causadas pelo atrito mecânico entre os seus componentes e por pontos de recirculação do escoamento. Para analisar o desempenho e possíveis pontos de baixa eficiência em máquinas de fluxo em geral, duas abordagens foram adotadas: a experimental e numérica. A primeira consiste na experimentação em bancada, onde o ventilador é testado em vários pontos de operação, avaliando a pressão estática e velocidade do escoamento na entrada e na saída, além de avaliar o torque no rotor, permitindo com que sejam avaliadas as curvas características do ventilador em condições reais de operação. Enquanto a abordagem numérica é realizada através da Dinâmica dos Fluidos Computacionais utilizando o modelo de turbulência SST e o modelo Frozen Rotor, no qual o escoamento do ventilador foi modelado e avaliado por completo, permitindo verificar em quais regiões no interior do ventilador ocorrem pontos de recirculação. As medidas experimentais apresentam baixo erro, sendo que as curvas características do ventilador e o perfil de velocidade apresentaram o comportamento esperado quando comparado com outros trabalhos envolvendo ventiladores radiais. As curvas de torque e pressão estática apresentaram o mesmo comportamento das curvas experimentais, sendo que o erro máximo entre as medidas experimentais e numéricas para o torque, velocidade de saída do escoamento, pressão estática e eficiência foram respectivamente de -17%, -13%, 40% e 8%. Sendo que dentre as inúmeras causas para as divergências encontradas, detecta-se divergência entre a geometria real e a simulada, além de um baixo refino de malha.