ໂຄງສ້າງຂອງແຜ່ນພັດທີ່ຖືກປັບປຸງໃຫ້ເໝາະສົມ ສ້າງໃຫ້ເກີດການລົ້ມຕົວຂອງກາຊວນ (vortex) ແລະ ເຮັດໃຫ້ການລົ້ມຕົວຂອງອາກາດເພີ່ມຂຶ້ນ.

ເຫດໃດຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ຮູບຮ່າງຂອງແຖບພັດລະເມີງເປັນປັດໄຈທີ່ກຳນົດປະສິດທິພາບອາກາດໄດນາມິກຂອງພັດລະເມີງວົງຈອນ

ປະສິດທິພາບດ້ານອາເລີໂດໄນາມິກຂອງປັ້ມລົມແບບວົງກົງຖືກກຳນົດຢ່າງເລິກເຊີງໂດຍຮູບຮ່າງຂອງແຜ່ນພັດເວີ, ເນື່ອງຈາກຮູບຮ່າງ ແລະ ລາຍເສັ້ນຂອງແຜ່ນພັດເວີຄວບຄຸມໂດຍກົງຕໍ່ການເຮັງ ແລະ ທິດທາງຂອງການລົມ. ໃນແຜ່ນພັດເວີແບບທຳມະດາທີ່ເປັນແຜ່ນເລຽບ ແລະ ມີຄວາມກວ້າງເທົ່າກັນທັ້ງທັງເລື່ອງ, ການແຍກຕົວຂອງການຫຼື່ນ ແລະ ການເກີດວົງກົງທີ່ປາກເທິງເປັນສາເຫດຫຼັກຂອງການສູນເສຍພະລັງງານ. ຄວາມກົດດັນທີ່ບໍ່ເໝາະສົມເຮັດໃຫ້ຊັ້ນຂອງການຫຼື່ນຖືກແຍກອອກ—ໂດຍເປັນພິເສດໃກ້ກັບປາກເທິງ—ໃນຂະນະທີ່ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄວາມກົດດັນລະຫວ່າງດ້ານທີ່ຮັບຄວາມກົດດັນ ແລະ ດ້ານທີ່ດຶງດູດຂອງແຜ່ນພັດເວີຈະເກີດເປັນວົງກົງທີ່ເຂັ້ມແຂງທີ່ປາກເທິງ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ພະລັງງານຈົນເປັນຈິງສູນເສຍ ແລະ ຂັດຂວາງການຫຼື່ນທີ່ສະຖຽນ ແລະ ມີຄວາມສອດຄ່ອງທີ່ຈຳເປັນຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງປັ້ມລົມແບບວົງກົງ.

ວິທີທີ່ເສັ້ນຕົ້ນທີ່ເປັນເຄື່ອງໝາຍແລະການຫຼຸດລົງຕາມທິດທາງລຶ້ນເຮັດໃຫ້ຄວາມກົດດັນຖືກຈັດສັນໃໝ່

ຮູບຮ່າງຂອງແຜ່ນພັດທີ່ທັນສະໄໝຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍເຫຼົ່ານີ້ ໂດຍການໃຊ້ສ່ວນຫົວທີ່ຄົດ ແລະ ການຫຼຸດລົງຢ່າງເປັນລັດສະ່ມ (radial taper) ຈາກເສັ້ນຕົ້ນໄປຫາເສັ້ນປາຍ. ສ່ວນຫົວທີ່ຄົດຈະຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການຕີກະທົບເບື້ອງຕົ້ນຂອງອາກາດທີ່ເຂົ້າມາ ເຮັດໃຫ້ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄວາມດັນເປັນໄປຢ່າງລຽບງ່າຍ ແລະ ຢັ້ງຢືນການແຍກຕົວຂອງຊັ້ນອາກາດ (boundary-layer separation) ໃນຂອບເຂດການເຮັດວຽກທີ່ກວ້າງຂຶ້ນ. ການຫຼຸດລົງຢ່າງເປັນລັດສະ່ມ (radial taper) – ໂດຍທີ່ຄວາມຍາວຂອງແຖວ (chord length) ຫຼຸດລົງຈາກເສັ້ນຕົ້ນໄປຫາເສັ້ນປາຍ – ຈະຈັດຈຳແນກການໂຫຼດທາງອາກາດໄດ້ຢ່າງເທົ່າທຽມກັນຫຼາຍຂຶ້ນຕາມຄວາມຍາວທັງໝົດຂອງແຜ່ນພັດ. ສິ່ງນີ້ຈະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄວາມດັນໃກ້ກັບເສັ້ນປາຍ ເຮັດໃຫ້ວົງຈອນທີ່ເກີດຂຶ້ນທີ່ເສັ້ນປາຍ (tip vortex) ອ່ອນລົງ ແລະ ລົດລາງທີ່ເກີດຈາກການເຮັດວຽກ (induced drag) ລົດລົງ. ຮ່ວມກັນແລ້ວ ຄຸນລັກສະນະເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍໃຫ້ປັ້ມລົມສາມາດປ່ຽນພະລັງງານການເລືອນເປັນການລົມທີ່ມີທິດທາງດ້ວຍປະສິດທິພາບທີ່ສູງຂຶ້ນ ແລະ ມີການເຄື່ອນທີ່ທີ່ບໍ່ເປັນລຳດັບ (turbulence) ນ້ອຍລົງ.

ຮູບຮ່າງຂອງແຖບທີ່ທັນສະໄໝ: ຮູບແຖບທີ່ເອີ້ນວ່າ swept, asymmetric, ແລະ tapered ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງປັ້ມລົມທີ່ເກີດຈາກວົງຈອນ (vortex fan)

ຂອບຈຳກັດຂອງການເກີດ stall (stall limitations) ຂອງແຖບທີ່ເປັນແຖບແທ່ງ (flat) ແລະ ມີຄວາມຍາວທີ່ຄົງທີ່ (uniform-chord) ໃນອັດຕາຄວາມໄວຂອງປາກ (tip-speed ratio) ຕ່ຳ

ແຜ່ນພັດທີ່ເປັນລະນົງ ແລະ ມີຄວາມກວ້າງເທົ່າກັນທົ່ວທັງຄວາມຍາວຂອງມັນຈະເກີດການຕັດການໄຫຼ (stall) ເກີດຂຶ້ນກ່ອນເວລາອັນຄວນ ສາເຫດມາຈາກການແຍກຕົວຂອງການໄຫຼທີ່ດ້ານດູດ (suction surface) ໃນສະຖານະການທີ່ອັດຕາຄວາມໄວຂອງປາກທ້າຍຕ່ຳ. ສິ່ງນີ້ຮີ້ນຮາບການສ້າງຕົວຂອງຫຼັກຂອງວົງຈອນ (vortex core) ເຮັດໃຫ້ການຈັດຈ່າຍຄວາມດັນບໍ່ເທົ່າທຽມກັນ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນປະສິດທິພາບຂອງການໄຫຼຂອງມວນສານໄດ້ເຖິງ 19% ເມື່ອປຽບທຽບກັບຮູບຮ່າງທີ່ທັນສະໄໝ. ການແຍກຕົວຢ່າງທັນທີທັນໃດນີ້ຍັງເກີດເປັນການໄຫຼທີ່ບໍ່ເປັນລະບົບ (turbulent eddies) ທີ່ເຮັດໃຫ້ກົນໄຊການເຮັງເລືອນ (core acceleration mechanism) ຂອງພັດເສື່ອມຄຸນນະພາບ.

ຍຸດທະສາດການປ່ຽນແປງຄວາມເວົ້າ (Camber Shift) ແລະ ການລາດລົງທີ່ປາກທ້າຍ (Tip-Thinning) ເພື່ອກັດການສູນເສຍທີ່ເກີດຈາກການໄຫຼທີສອງ (Secondary Flow Losses)

ການຈັດສີມືອງທີ່ຄ່ອຍເປັນລຳດັບ—ການຍ້າຍຈຸດທີ່ໜາທີ່ສຸດ ແລະ ຄວາມເຄື່ອງຂອງແຕ່ລະຈຸດໄປຫາສ່ວນກາງຂອງລໍ້—ຮ່ວມກັບການລົດລູບສ່ວນປາກຂອງແຕ່ລະແຜ່ນຢ່າງມີເປົ້າໝາຍເພື່ອຕ້ານການສູນເສຍພະລັງງານທີ່ເກີດຈາກການໄຫຼເຂົ້າຂອງທິດທາງທີສອງ. ການລົດລູບແຕ່ລະແຜ່ນໄປຫາສ່ວນປາກ (ເຊິ່ງຄວາມໄວ່ໃນການເລືອນຖືກເຮັດໃຫ້ສູງສຸດ) ຈະຊ່ວຍໃຫ້ການຈັດຈຳແນກພະລັງງານອາກາດມີຄວາມສົມດຸນ ແລະ ສັງເກດການເກີດຂື້ນຂອງວົງຈອນທີ່ເກີດຈາກການໄຫຼລົດລູບທີ່ປາກ, ເຊິ່ງອາດຈະເຮັດໃຫ້ສູນເສຍພະລັງງານຈີນີຕິກໄດ້ 15–31% ໃນການອອກແບບທົ່ວໄປ. ການເຄື່ອງຂອງແຕ່ລະແຜ່ນທີ່ບໍ່ເທົ່າກັນຍັງຊ່ວຍເຮັດໃຫ້ເສັ້ນທາງຂອງວົງຈອນມີຄວາມສະຖຽນຢູ່ດ້ວຍການປ່ຽນທິດທາງຂອງຄວາມດັນໄປສູ່ພາຍໃນ, ຊຶ່ງຈະຫຼຸດຜ່ອນສຽງໄດ້ 4–7 dBA. ການສຶກສາທີ່ຄວບຄຸມໄດ້ຢ່າງເຂັ້ມງວດສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການຈັດຕັ້ງທີ່ມີຮູບຮ່າງແຖວແລະບໍ່ເທົ່າກັນນີ້ສາມາດບັນລຸການຟື້ນຟູຄວາມດັນສະຖິຕິໄດ້ສູງຂື້ນ 12–17% ເມື່ອທຽບກັບຮູບຮ່າງເບື້ອງຕົ້ນ.

ການປັບຄ່າມຸມເວີ້ນຢ່າງຖືກຕ້ອງຕາມຄວາມຍາວຂອງແຕ່ລະແຜ່ນເພື່ອການພັດທະນາເສັ້ນທາງຂອງວົງຈອນທີ່ສະຖຽນ

ການໄຫຼຂອງອາກາດທີ່ເປັນປົກກະຕິ ແລະ ປະສິດທິພາບດ້ານພະລັງງານໃນພັດທະນາວົງຈອນຂຶ້ນກັບການຈັດສີມືອງທີ່ຖືກຕ້ອງຕາມຄວາມຍາວຂອງແຕ່ລະແຜ່ນ. ມຸມທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງ—ເປັນພິເສດໃນບໍລິເວນທີ່ຢູ່ໃກ້ກັບສ່ວນກາງ ຫຼື ສ່ວນປາກ—ຈະເຮັດໃຫ້ການສ້າງເສັ້ນທາງຂອງວົງຈອນເກີດການຂັດຂວາງ, ສ້າງຄວາມບີບອັດທີ່ບໍ່ເທົ່າກັນ ແລະ ການໄຫຼທີ່ບໍ່ສະຖຽນ, ເຊິ່ງຈະເຮັດໃຫ້ສູນເສຍພະລັງງານຈີນີຕິກ.

ຜົນກະທົບທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນຕັ້ງຂອງການຕັ້ງມຸມປີກຫຼາຍເກີນໄປຕໍ່ການຫຼຸດລົງຂອງການປັ່ນແລະການຟື້ນຟູຄວາມດັນສະຖິຕ

ມຸມປີກທີ່ຫຼາຍເກີນໄປທີ່ປາກທ້າຍ—ເກີນ 35°—ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມສູນເສຍທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນຕັ້ງ: ການຫຼຸດລົງຂອງການປັ່ນເລີ່ມໄວຂຶ້ນ 42% ເມື່ອທຽບກັບຮູບແບບທີ່ຖືກອອກແບບຢ່າງເໝາະສົມ ( ວາລະສານດ້ານທູຣະບີນ , 2023 ), ສົ່ງຜົນໃຫ້ພະລັງງານການປັ່ນຖືກສູນເສຍກ່ອນເວລາທີ່ຈະປ່ຽນເປັນຄວາມດັນສະຖິຕທີ່ເປັນປະໂຫຍດ. ຜົນທີ່ເກີດຂຶ້ນລວມມີການແຍກຕົວດ້ານດຶດດູດທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, ການສູນເສຍພະລັງງານຈີນທີ່ເກີດຈາກການເຄື່ອນທີ່ທີ່ບໍ່ເປັນລະບົບເພີ່ມຂຶ້ນເຖິງ 28%, ແລະສຳປະສິດການຟື້ນຟູຄວາມດັນສະຖິຕຫຼຸດລົງ 0.15–0.3 ຫົວໜ່ວຍ. ສ່ວນການຕັ້ງມຸມປີກຕ່ຳເກີນໄປ (ຕ່ຳກວ່າ 20°) ຈະບໍ່ສາມາດໃຫ້ມືອມເວລາເທົ່າທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດວົງກົມທີ່ເຂັ້ມແຂງພໍ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ການປັ່ນເກີດຂຶ້ນຢ່າງອ່ອນແອ ແລະການພັດທະນາຄວາມດັນບໍ່ພໍເທົ່າທີ່ຈະໃຊ້ງານໄດ້.

ການຈັດເຂດມຸມປີກແບບປັບຕົວໄດ້ (ເຂດຮາກ–ເຂດກາງ–ເຂດປາກທ້າຍ) ສາມາດເພີ່ມການໄຫຼຂອງມວນສານໄດ້ 17% ໃນພັດลมທີ່ເກີດວົງກົມ

ການຈັດເຂດມຸມເວີ້ງທີ່ຄ່ອຍເປັນລຳດັບ—22°–25° ຢູ່ສ່ວນຮາກ, 28°–32° ຢູ່ສ່ວນປາກ—ເຮັດໃຫ້ການແຈກຢາຍແຮງທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຂື້ນຕາມແຖວເລື່ອນຂອງແຜ່ນພັດສອດຄ່ອງກັບຄວາມໄວຂອງການໄຫຼທີ່ເກີດຂື້ນໃນແຕ່ລະຈຸດ, ເຊິ່ງຮັກສາມຸມທີ່ເໝາະສົມທີ່ສຸດຕໍ່ການເກີດແຮງຍົກ (angle-of-attack) ໃນທຸກສະພາບການເຮັດວຽກ. ສິ່ງນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນເຂດທີ່ເກີດການລ່າສະຫຼາກ (stall cells) ທີ່ເກີດຂື້ນໃນບ່ອນຕ່າງໆ ແລະ ເຮັດໃຫ້ການເກີດວົງກົງ (vortex) ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງແລະເປັນລຳດັບດີຂື້ນ. ການທົດສອບຢືນຢັນວ່າການຈັດເຂດທີ່ສາມາດປັບຕົວໄດ້ນີ້ເພີ່ມການໄຫຼຂອງມວນສານ (mass flow) ໄດ້ 17% ເມື່ອທຽບກັບການອອກແບບທີ່ມີມຸມເວີ້ງທີ່ຄົງທີ່ໃນ RPM ເດີມ, ໂດຍມີສາເຫດຈາກການຮັກສາຄວາມໄວແກນຂອງວົງກົງ (vortex core axial velocity) ໃຫ້ສູງຂື້ນ 15%, ລົດຕຳຫຼວດການເກີດວົງກົງທີ່ປາກແຜ່ນພັດ (tip leakage vortices) ລົດລົງ 31%, ແລະ ປັບປຸງປະສິດທິພາບການແຜ່ກະຈາຍ (diffusion efficiency) ໃນສ່ວນ volute. ຜົນທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນການບັນລຸການໄຫຼຂອງອາກາດຕາມເປົ້າໝາຍໃນຄວາມໄວທີ່ຕ່ຳລົງ—ຊ່ວຍຫຼຸດການໃຊ້ພະລັງງານລົງ 12–18% ໃນລະບົບລະບາຍອາກາດເພື່ອການຄ້າ.

ນະວັດຕະກຳໃນການອອກແບບສ່ວນປາກທີ່ຊ່ວຍຫຼຸດການຮົ່ວໄຫຼ ແລະ ສ້າງການໄຫຼຂອງອາກາດຈາກພັດລົມວົງກົງໃຫ້ສູງສຸດ

ສ່ວນປາກທີ່ເວີ້ງໄປຂ້າງໆ (Forward-Swept Tips) ຮ່ວມກັບສ່ວນທີ່ມີຮູບປົ້ນກົມ (rounded fillets) ຊ່ວຍຫຼຸດການຮົ່ວໄຫຼທີ່ປາກລົງ 31%

ປາກຂອງແຜ່ນພັດທີ່ເວົ້າໄປຂ້າງໜ້າຮ່ວມກັບສ່ວນທີ່ກົມກ່ຽວກັບຈຸດຕິດຕໍ່ກັບຊີວເລີ (shroud) ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການເກີດວົງຈອນການລົ້ນທີ່ປາກຂອງແຜ່ນພັດ—ເຊິ່ງເປັນແຫຼ່ງຫຼັກຂອງການສູນເສຍດ້ານອາເຄີໂດຍນາມິກໃນພັດລະບົບວົງຈອນ (vortex fans). ການເວົ້າເຂົ້າໄປຂ້າງໃນຂອງປາກຂອງແຜ່ນພັດຈະຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການແຍກຕົວຂອງການໄຫຼເຂົ້າທີ່ດ້ານຫົວ, ໃນຂະນະທີ່ສ່ວນກົມຈະຊ່ວຍເຮັດໃຫ້ການໄຫຼທີ່ເກີດຂື້ນເປັນທຸຕິຍະນິຍົມ (secondary flow) ຢູ່ບ່ອນຕໍ່ລະຫວ່າງແຜ່ນພັດກັບຊີວເລີເປັນໄປຢ່າງລຽບເລື່ອງ. ການຈັດຕັ້ງນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການລົ້ນທີ່ປາກຂອງແຜ່ນພັດລົງ 31% ເມື່ອທຽບກັບປາກຂອງແຜ່ນພັດທີ່ເປັນເສັ້ນຊື່, ເຮັດໃຫ້ໄດ້ການໄຫຼທີ່ມີມວນສານຫຼາຍຂື້ນ, ການຟື້ນຟູຄວາມດັນສະຖິຕິດີຂື້ນ, ແລະ ລະດັບສຽງຕ່ຳລົງ—ໂດຍບໍ່ຕ້ອງເພີ່ມຄວາມສັບສົນດ້ານໂຄງສ້າງ.

ຄຳຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ: ການເຂົ້າໃຈປະສິດທິພາບດ້ານອາເຄີໂດຍນາມິກຂອງພັດລະບົບວົງຈອນ

ເປັນຫຍັງຮູບຮ່າງຂອງແຜ່ນພັດຈຶ່ງສຳຄັນຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງພັດລະບົບວົງຈອນ?

ຮູບຮ່າງຂອງແຜ່ນພັດກຳນົດວິທີທີ່ອາກາດຖືກເລີ່ມຕົ້ນໃຫ້ເຄື່ອນທີ່ແລະທິດທາງ. ແຜ່ນພັດທີ່ຖືກອອກແບບຢ່າງເໝາະສົມຈະຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການແຍກຕົວຂອງການໄຫຼ, ຫຼຸດຜ່ອນການເກີດວົງຈອນທີ່ປາກຂອງແຜ່ນພັດໃຫ້ໜ້ອຍລົງ, ແລະເຮັດໃຫ້ການປ່ຽນແປງພະລັງງານມີປະສິດທິພາບດີຂື້ນ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ປະສິດທິພາບດ້ານອາເຄີໂດຍນາມິກສູງຂື້ນ.

ເສັ້ນທີ່ເວົ້າເຂົ້າຂອງດ້ານຫົວມີບົດບາດໃນການໄຫຼຂອງອາກາດແນວໃດ?

ສ່ວນທີ່ເປັນເສັ້ນຄົດຂອງດ້ານຫນ້າຊ່ວຍໃຫ້ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄວາມດັນເປັນໄປຢ່າງລຽບເລື້ອນ ແລະ ຢຸດການແຍກຕົວຂອງຊັ້ນອາກາດທີ່ຢູ່ໃກ້ກັບຜິວ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ເຂດການເຮັດວຽກກວ້າງຂວາງຂຶ້ນ ແລະ ລົດຕ່ຳການສູນເສຍພະລັງງານ ເພື່ອປະສິດທິພາບຂອງປັ້ມລົມທີ່ດີຂຶ້ນ.

ການປັບມຸມເວີ້ນ (pitch) ມີຜົນຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງປັ້ມລົມແບບວົງຈອນ (vortex fan) ແນວໃດ?

ການຈັດສັນມຸມເວີ້ນ (pitch) ທີ່ຖືກຕ້ອງຢ່າງແນ່ນອນຕາມຄວາມຍາວຂອງແຕ່ລະແຜ່ນປີກ ຊ່ວຍຮັກສາການລົມທີ່ເຄື່ອນທີ່ຢ່າງສະເໝືອນກັນ, ຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍພະລັງງານຈາກການເຄື່ອນທີ່ທີ່ບໍ່ເປັນລະບົບ (turbulent losses), ແລະ ເຮັດໃຫ້ສ່ວນກາງຂອງວົງຈອນ (vortex core) ມີຄວາມສະຖຽນທີ່ດີຂຶ້ນ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ປະສິດທິພາບການໃຊ້ພະລັງງານດີຂຶ້ນ.

ຂໍ້ດີຂອງສ່ວນທີ່ເປັນປາກຂອງແຜ່ນປີກທີ່ເວົ້າໄປຂ້າງໜ້າ (forward-swept tips) ແມ່ນຫຍັງ?

ສ່ວນທີ່ເປັນປາກຂອງແຜ່ນປີກທີ່ເວົ້າໄປຂ້າງໜ້າ (forward-swept tips) ທີ່ມີຮູບຮ່າງກົມກ່ຽວ (rounded fillets) ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນວົງຈອນທີ່ເກີດຂື້ນທີ່ປາກຂອງແຜ່ນປີກ (tip leakage vortices), ເພີ່ມການໄຫຼຂອງມວນສານ (mass flow), ປັບປຸງການຟື້ນຟູຄວາມດັນສະຖິຕ (static pressure recovery), ແລະ ລົດລະດັບສຽງຮ້ອນໂດຍບໍ່ຕ້ອງເພີ່ມຄວາມສັບສົນໃນດ້ານໂຄງສ້າງ.