유체·구조 상호해석을 통한 광역방제기 축류팬의 개선설계 (I) -기존 축류팬에 대한 피로 해석 - (Improved Design of an Axial Fan for Long-range Sprayer using Fluid-Structural Interaction Analysis (I) - Fatigue analysis for a Durrent fan Design -)

서지정보

· 발행기관 : 경상국립대학교 농업생명과학연구원
· 수록지 정보 : 농업생명과학연구 / 47권 / 4호 / 167 ~ 177페이지
· 저자명 : 유명식, 구영모

초록

광역방제기의 송풍팬은 장비의 안전성과 방제성능을 좌우하는 핵심 부품으로서 구조적으로 안전성이 확보되어야 한다. 본 연구에서는 광역방제기에 사용되는 축류식 송풍기의 안전한 운용을 위해, 알루미늄 축류팬 블레이드에 대한 3차원 전산유동해석과 구조상호해석을 실행하여 축류팬의 요구수명을 만족할 수 있는 개선된 축류팬을 제시하고자 하였다. 이에 제1 보에서는 유동저항과 회전력에 의해 발생하는 최대등가응력 값을 구조해석을 통하여 축류팬 재질의 기계적 피로강도와 비교하여 기존모델의 안전성을 검토하고자 하였다. 송풍기 작동 시 발생하는 최대 등가응력값(138.68 MPa)은 축류팬 알루미늄 소재(AC3A, 413.0-F)의 항복강도(145 MPa)에 근접한 값으로 축류팬의 기계적 강도가 다소 미흡하였고, 내구수명은 1.24～11.15×106 회(최대 90시간)으로 분석되었다. 따라서 피로강도의 산포를 고려할 때, 관행기존 설계의 축류팬에 대한 무한수명을 보장할 수 없으며 개선 설계가 요구되었다.

영어초록

An axial fan of the long-range sprayer is the core component on which the performance of operator safety and application efficiency is dependent. Therefore, the safety of vane-axial fan should be structurally ensured for the condition of operation. The overall objective of this research was to suggest an improved design of the axial fan that met a required life time using the three-dimensional computational fluid-structural interaction (FSI) analysis. By determining the maximum equivalent stress due to the flow resistance and centrifugal force on the fan blade, the structural reliability of axial fan was estimated based on the fatigue strength of the material. As the result of the FSI analysis for the aluminum axial fan blade of the current conventional design, the mechanical strength was not quite satisfactory because of the low tensile yield strength of the aluminum material (AC3A, 413.0-F). Considering the manufacturing tolerance, required life time of axial fan for the current design would not be assured, thus the fan structure design should be improved in the near future.

참고자료

· 없음