Untuk menangani percanggahan antara tekanan udara rendah dalam kipas penghawa dingin dan keperluan untuk kedua-dua aliran udara tinggi dan hingar rendah, kajian ini memilih prototaip kipas aliran paksi -berprestasi tinggi untuk penghawa dingin sebagai model penyelidikan perbandingan untuk reka bentuk belakang-sapu. Struktur asas prototaip termasuk: diameter luar pendesak 409 mm, diameter pendesak 120 mm, nisbah pendesak-ke-nisbah pendesak 0.29, 4 bilah, kadar alir 2220 m³/j, tekanan statik 20 Pa dan kelajuan putaran 880 r/min. Reka bentuk kipas baharu mengutamakan memastikan kadar aliran yang mencukupi sambil memfokuskan pada penambahbaikan pengagihan aliran udara dalaman untuk mengurangkan bunyi.
Reka bentuk kipas baharu adalah berdasarkan penyelidikan dinamik bendalir sebelumnya dan kaedah reka bentuk kuasi-tiga-sedia sedia ada. Ia menggunakan-teknologi sapuan termaju dan pendekatan gandingan CFD/CAD. Ciri-ciri struktur pendesak prototaip biasa dianggarkan menggunakan CAD dan pengiraan CFD tiga-dimensi penuh dilakukan menggunakan perisian komersial FLUENT untuk memeriksa ciri aliran luaran dan dalamannya. Keputusan ini kemudiannya dibandingkan dan dianalisis dengan keputusan eksperimen. Reka bentuk pendesak kuasi-tiga-awal dilakukan menggunakan kaedah konvensional dan pengiraan CFD dijalankan untuk mengkaji ciri aliran luaran dan dalamannya. Keputusan CAD/CFD kipas prototaip dan kipas baharu dibandingkan dan dianalisis, dan parameter yang berkaitan dalam reka bentuk awal dilaraskan untuk mencapai susun atur aerodinamik yang lebih baik. CFD digunakan untuk meramalkan prestasi kipas yang dilaraskan, dan parameter yang berkaitan dilaraskan selanjutnya berdasarkan hasil pengiraan untuk mengoptimumkan lagi kipas.
Selain itu, parameter seperti panjang kord bilah, sudut pemasangan bilah, sudut camber airfoil dan kelengkungan -pertengahan udarafoil turut dipertimbangkan dalam reka bentuk. Nilai yang dioptimumkan dan padanan yang munasabah antara parameter ini dilakukan untuk meningkatkan prestasi aerodinamik dan akustik kipas.
Dengan mengambil kira faktor di atas, struktur asas kipas baharu yang direka bentuk adalah seperti berikut: diameter luar kipas 408 mm, diameter pendesak 100 mm, nisbah pendesak-hingga-nisbah pendesak 0.245, bilangan bilah 4, panjang kord hujung bilah/akar 276/80 mm, sudut selekoh ke hadapan 0. 80 mm, sudut selekoh ke hadapan .
Simulasi berangka telah dilakukan pada kedua-dua kipas prototaip dan kipas baharu dalam unit luar yang sama. Unit sebenar telah dipermudahkan secara struktur semasa pengiraan, mengabaikan pengaruh penukar haba, gril alur keluar, motor, dan sokongannya, tetapi mempertimbangkan pengambilan udara sisi.
Kaedah volum terhingga digunakan untuk mendiskrisikan persamaan kawalan dan medan aliran mantap tiga dimensi bagi keseluruhan unit luar telah diselesaikan menggunakan penyelesaian tersirat yang berasingan. Model pergolakan Spalart-Allmars telah dipilih untuk pengiraan, dengan-skim perbezaan tertib arah angin kedua untuk jangka perolakan dan algoritma PLE SIM standard untuk gandingan suhu-tekanan.
Disebabkan oleh kerumitan sistem kipas, keseluruhan domain pengiraan menggunakan jaringan tidak berstruktur, dengan jumlah saiz jaringan 110 x 10⁴. Rantau yang mengandungi pendesak ditakrifkan sebagai kawasan berputar dan mempunyai saiz jaringan yang lebih besar. Keadaan sempadan tekanan digunakan untuk kedua-dua salur masuk dan salur keluar, dengan keadaan atmosfera di salur masuk dan tekanan belakang yang berbeza di salur keluar. Pengiraan dianggap menumpu apabila nilai baki kurang daripada 1 x 10⁻³.
