Présentation de l'assistant de calcul et conception de ventilateurs aerauliques inclus dans Heliciel
logiciel conception ventilateurs aeraulique

voir aussi:

Calcul de ventilateur axial ventilation aeraulique

Le calcul et le design d'un ventilateur axial pour une soufflerie ou un syteme de ventilation aeraulique consiste a dimensionner le diametre du ventilateur, le nombre de pales, la vitesse de rotation, le diametre du moyeu et le vrillage des pales en fonction du delta de pression totale que doit fournir le ventilateur pour compenser les pertes de charges aerauliques du systeme de ventilation..

Tentons ici d'expliquer en 4 dessins ce qui se passe dans un ventilateur qui genere un delta de pression a un debit donné:

Le Delta de pression total d'un ventilateur axial (Dpt en pascals) est la difference entre
la pression totale à la bride d'aspiration (PtAsp ) et et la pression totale a la bride de refoulement( PtRef).
Cette difference de pression correspond à la force axiale de poussée P (newtons) generée par l'hélice divisée par la surface de l'anneau S (m²) balayé par les pales en rotation.

La poussée P est produite par la variation de quantité de mouvement (F=m*a)
entre l'amont et l'aval des pales. le fuide (considéré comme incompressible)
est accéléré de V0 en amont à V2 en aval en passant par une vitesse V1 au
niveau des pales. Cet apport d'energie d'accélération (vitesse induite axiale),
est produite par la portance des pales mises en rotation par le moteur.

Le debit (Qv) etant constant, pour minimiser les pertes turbulentes, moyeu et conduit seront dimensionnés au mieux en ajustant S0 S1 et S2 aux variations de vitesses (Equation continuité) L'elargissement en S3 diminue la vitesse (V3 = V0) et transfert la pression dynamique en pression statique (Bernoulli).

V0 = V3 implique que deltaP total = DeltaP statique(pascals) = PtRef-PtAsp = Poussée (Newton) * Section S1(m²)

 

Heliciel comprend un "Wizard ventilation". Cet outil facilite grandement la conception des ventilateurs helicoides à flux axial, suivant un cahier des charges de type aeraulique. Il suffit de saisir le debit du systeme et d'ajuster les parametres de pression desirée pour créer le ventilateurs sur mesure et d'editer les courbes de fonctionnement ( rendement, delta pression totale), en fonction du debit.

logiciel conception ventilateurs aeraulique

Ce "Wizard ventilateurs" a été concu spécialement à la demande de bureaux d'etudes aérauliques et des concepteurs de ventilations, comme un moyen de maitriser en autonomie la conception totale de leur systemes de ventilations.

Une démarche de conception par étude de faisabilité des triangles des vitesses en fonction des pressions et debits demandés, permet de pré-dimensionner les pales avant de créer la modelisation 3D finale:

L'épure théorique automatiquement actualisée par heliciel nous montre les angles d'entrées et de sorties du fluide, aux niveaux des diférents rayons de la pale. Ces angles sont determinées par les triangles des vitesses aux entrées (Points1) et sortie (points2) des profils.

shema epure dessin ventilateur axial

D'apres Bernoulli et la relation de Euler, l' augmentation de pression demandée est réalisée par la variation de vitesse relative entre l'entrée et la sortie. Ces relations restent théoriques, car elle supposent que le fluide est parfaitement guidé par des pales, en nombre infini, ayant une épaisseur infiniment petite. Nous utilisons ici cette approche simplifiée uniquement pour valider la faisabilité des parametres.Pour modeliser les helices, Heliciel utilise une autre methode integrant les performances des profils : la methode des eléments de pales et quantité de mouvement couplée à la theorie tourbillonnaire, pour definir le vrillage optimisé et les performances finales du projet en accord avec les profils selectionnés.

 

L'ambition de cet assistant de creation de ventilateurs a helices axiales, est d'ameliorer le rendement énergétique des installations aerauliques et de baisser les cout d'exploitation en procurant aux techniciens, dessinateurs et projeteurs un outil facile à maitriser et correspondant aux standards des cahiers des charges rencontrés l'aeraulique.

Le role du ventilateur dans un systeme de ventilation aéraulique:

Le ventilateur procure le "Dpt" (Delta de pression totale, statique+dynamique) ègale à la Pression Totale consommée par l'ecoulement au debit donné. Voici 4 exemples (images Mecaflux Pro3D) au meme debit et meme diametre de ventilateur:

Exemple 1: Le systeme rejette le fluide à grande vitesse la pression dynamique perdue est importante:

ventilation circuit aeraulique ouvert sans recuperation de pression dynamique

Exemple 2: Le systeme rejette le fluide à faible vitesse la pression dynamique perdue est faible:

implantation de ventilateur dans un conduit aeraulique

Exemple 3: Boucle de retour grande vitesse (faibles sections) la pression dynamique perdue est nulle mais les pertes de charges sont importantes:

implentation dans un systeme a boucle fermée

Exemple 4: Boucle retour basse vitesse (sections importantes) la pression dynamique perdue est nulle et les pertes de charges sont faibles :

ventilateur en boucle fermee

 

Quelques recommandations d'implantations pour éviter les pertes de performances:

forme entree ventilateur

implantation entree et sortie systeme ventilation

espace entre pales et conduit