[논문]터보 팬의 유동해석 및 허니콤 구조가 적용된 터보 팬의 PBF 3D 프린팅 제작에 관한 연구

진철규; 이해수; 이운길; 우재혁

doi:10.21289/ksic.2022.25.5.899

터보 팬의 유동해석 및 허니콤 구조가 적용된 터보 팬의 PBF 3D 프린팅 제작에 관한 연구
A Study on CFD of Turbo fan and Fabrication of Turbo Fan with Honeycombs by PBF 원문보기

한국산업융합학회 논문집 = Journal of the Korean Society of Industry Convergence, v.25 no.5, 2022년, pp.899 - 908

진철규 (경남대학교 기계공학부) , 이해수 (경상국립대학교 자동차공학과) , 이운길 (경남대학교 기계공학부) , 우재혁 (경남대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, a study was conducted to localize a large aluminum turbo fan used for tank powerpack. The turbo fan was scanned with a 3D scanner and then 3D modeling was performed. Computational fluid dynamics (CFD) were performed from the performance conditions of the fan, and structural analysis was performed using the pressure data obtained from CFD. The fan was reduced to 1/5 size by applying the geometric similarity. A 1/5 size fan has a honeycomb structure inserted into the front shroud and back shroud to reduce the weight by 5.3%. A 1/5 size fan was printed using a PBF 3D printer, and a 1/5 size fan with honeycombs was also printed. The pressure drop of 8.67 kPa and the required power of 138.19 kW, which satisfies the performance conditions of the fan, were confirmed from the results of CFD. The values of the maximum deformation amount of 0.000788 mm and the maximum effective stress of 0.241 MPa were confirmed from the structural analysis results. The fan printed by the PBF 3D printer had the same shape as the modeling, and the shape was perfect. There are no defects anywhere in appearance. However, the condition of the outer surface of the fan's back shroud is rough compared to other locations. The fan in which the honeycomb was inserted was also perfectly output, and the shape of the honeycomb was the same as the modeling.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1 Modeling process of reverse engineering
그림 Fig. 2 Turbo fan after reverse engineering
그림 Fig. 3 Flow region for CFD of turbo fan
그림 Fig. 4 loading condition of structure analysis obtained by CFD data
그림 Fig. 5 Original turbo fan and 1:5 scale turbo fan
그림 Fig. 6 1:5 scale t urbo f an f abricated b y FDM 3D printer
그림 Fig. 7 1:5 scale turbo fan with honeycomb structures
그림 Fig. 8 Pressure distribution in CFD results
그림 Fig. 9 Velocity distribution in CFD results
그림 Fig. 10 Temperature distribution in CFD results
표 Table 1. chemical composition of AlSi7Mg powder
그림 Fig. 11 Pathline in CFD results
그림 Fig. 12 Deformation and equivalent stress in structure analysis results.
그림 Fig. 13 1:5 scale turbo fan fabricated by PBF 3D printer
그림 Fig. 14 1:5 scale turbo f an with honeycomb s tructures fabricated by PBF 3D printer

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