数値シミュレーションに基づくHVLSファンの気流分布と性能最適化

5/14/2025

HVLS(高風量・低速)ファンは、低速かつ広範囲に送風する特性により、効率的で省エネな空気循環と温度バランスを実現するため、工業プラント、倉庫・物流、スタジアムなどの大規模空間で広く使用されています。本稿では、Cortecfanが提供する複数の数値シミュレーションデータ(コンター図、ボリュームレンダリング、ベクトル解析)に基づき、HVLSファンの気流分布特性とそのエンジニアリング応用価値を分析します。

スピードコンター

この研究では、数値流体力学(CFD)技術を使用して、特定のタイプのHVLSファンの気流場の3Dモデリングとシミュレーションを実行し、次の主要な結果を生成しました。

等高線2:最大風速は1.990 m / sで、放射方向に沿って均等に0 m / sまで減少し、対称的な分布を示しています(図1)。

HVLSファン

等高線3:最大風速は1.879 m / sです。勾配の変化は等高線2と似ていますが、中央領域の風速がわずかに低く、異なるブレード角度または設置高さの調整効果を反映している可能性があります(図2)。

HVLSファン

データの特徴:両方のタイプのクラウドハウスと物流、スタジアムは、低速で広範囲の空気供給特性により、効率的で省エネの空気循環と温度バランスを実現します。本稿では、Cortecfan が提供する複数の数値シミュレーション データ セット (コンター、ボリューム レンダリング、ベクトル解析) に基づいて、HVLS ファンの気流分布特性とそのエンジニアリング応用価値を分析します。

数値の概要

マップは、風速が中心部から外縁に向かって低下していることを示しています。これは、HVLS ファンの設計コンセプトである「広範囲をカバーし、穏やかな空気供給」と一致しています。

ボリュームレンダリング

HVLSファン
ボリュームレンダリング1(図3-4):最大風速は3,000 m/sです。速度成層(3.000→0.000 m/s)は、3次元空間における気流の3次元拡散パターンを明確に示しており、ファンが垂直方向と水平方向の両方向で空気を混合する能力を実証しています。

ベクター1

HVLSファン
ベクトル1(図5):最大風速5,000 m/s。ベクトル矢印は気流の方向と強さを直感的に表示し、柔軟性と効率性を考慮しながら、ファンが特定のモード(高温領域への方向性のある空気供給など)で局所的に風速を高めることができることを示しています。

気流分布特性と工学的意義

低速で広範囲をカバー

すべてのシミュレーション結果から、風速範囲は0~5,000 m/sに集中しており、HVLSファンの低消費電力と低騒音運転の要件を満たしていることがわかります。コンターデータでは、最大風速1,990 m/sが従来の高速ファンの「吹き出し感」を回避し、作業員の快適性を向上させることが示されています。

動的制御の可能性

ボリュームレンダリングとベクターデータの違い(3.000 m/s と 5.000 m/s)は、ブレードピッチまたは回転速度を調整することで、「均一な空気供給」モードと「方向性強化」モードを柔軟に切り替えることができ、さまざまなシナリオのニーズ(夏の冷房や冬の空気混合など)に対応できることを示しています。

空間最適化基盤

速度勾配データ(Contourの19段階の成層構造など)は、ファン配置の定量的な参考資料となります。例えば、床高8~10メートルの空間では、中層風速域(0.553~1.106 m/s)に基づいて機器配置を設計することで、死角のない風向範囲を確保できます。

アプリケーションの利点とケース分析

省エネ効果

Contour 2 データを例にとると、風速範囲 1.106 ~ 1.979 m/s で、人間の快適性を維持しながら空間の温度差を 2 ~ 3 ℃ 以内に制御でき、空調システムに比べて 40 ~ 60% のエネルギーを節約できます。

産業現場への適応性

Vector 1 の高風速モード (5,000 m/s) は、鋳造所や生産ラインの機器の周囲などの局所的な冷却ニーズに最適で、ホットスポットの温度を下げ、全体的な冷却によるエネルギーの無駄を回避します。

環境への配慮

低速運転により機械の摩耗が軽減されます。www.cortecfan.com が提供する耐久性材料データと組み合わせることで、ファンの寿命は10年以上に達し、メンテナンスコストを大幅に削減できます。

結論と展望

本研究では、多次元数値シミュレーションを通じて、HVLSファンの気流分布法則と性能上の利点を体系的に明らかにし、大規模空間へのHVLSファンの科学的導入に対する理論的裏付けを提供しています。将来的には、温度と湿度の連成シミュレーションをさらに組み合わせることで、複雑な気候条件下におけるHVLSファンの総合的な制御ポテンシャルを探求していく予定です。Cortecfanシリーズ製品の技術詳細と適用事例については、公式ウェブサイト(www.cortecfan.com)で詳細なデータをご参照ください。

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