터보 기계는 회전하는 임펠러의 날개가 유체의 연속적인 흐름에 작용하는 동적 작용을 통해 에너지를 전달하거나, 유체의 에너지를 이용하여 날개를 회전시키는 장치입니다. 터보 기계에서 회전하는 날개는 유체에 대해 양의 일 또는 음의 일을 하여 유체의 압력을 높이거나 낮춥니다. 터보 기계는 크게 두 가지 범주로 나뉩니다. 하나는 유체가 동력을 흡수하여 압력차 또는 수두를 증가시키는 구동 장치로, 베인 펌프나 환풍기 등이 있습니다. 다른 하나는 유체가 팽창하여 압력차 또는 수두를 감소시켜 동력을 생산하는 원동기로, 증기 터빈이나 수력 터빈 등이 있습니다. 원동기는 터빈이라고 하고, 구동 장치는 블레이드 유체 기계라고 합니다.
팬은 작동 원리에 따라 날개형과 용적형으로 나눌 수 있으며, 날개형은 다시 축류형, 원심형, 혼합류형으로 구분됩니다. 팬의 압력에 따라서는 송풍기, 압축기, 환풍기로 나눌 수 있습니다. 현재 우리나라 기계산업 표준 JB/T2977-92에서는 다음과 같이 규정하고 있습니다. "팬"이란 입구 압력이 표준 공기 유입 조건이며 출구 압력(게이지 압력)이 0.015MPa 미만인 팬을 말합니다. 출구 압력(게이지 압력)이 0.015MPa에서 0.2MPa 사이인 팬을 송풍기라고 하며, 출구 압력(게이지 압력)이 0.2MPa 초과인 팬을 압축기라고 합니다.
송풍기의 주요 구성 요소는 볼류트, 컬렉터 및 임펠러입니다.
집진기는 가스를 임펠러로 유도하는 역할을 하며, 임펠러의 입구 유동 조건은 집진기의 형상에 의해 보장됩니다. 집진기의 형상에는 배럴형, 원뿔형, 아크형, 아크아크형, 아크콘형 등 다양한 종류가 있습니다.
임펠러는 일반적으로 휠 커버, 휠, 블레이드, 샤프트 디스크의 네 부분으로 구성되며, 주로 용접 및 리벳 연결 방식으로 제작됩니다. 임펠러 배출구의 설치 각도에 따라 방사형, 전방형, 후방형의 세 가지로 나눌 수 있습니다. 임펠러는 원심 팬에서 가장 중요한 부품으로, 원동기에 의해 구동되며 원심 터빈 기계의 핵심으로서 오일러 방정식으로 설명되는 에너지 전달 과정을 담당합니다. 원심 임펠러 내부의 유동은 임펠러 회전과 표면 곡률의 영향을 받으며, 배출, 복귀 및 2차 유동 현상을 동반하여 매우 복잡한 양상을 보입니다. 임펠러 내부의 유동 조건은 전체 단 및 전체 기계의 공기역학적 성능과 효율에 직접적인 영향을 미칩니다.
볼류트는 주로 임펠러에서 나오는 가스를 모으는 데 사용됩니다. 동시에, 가스의 속도를 적절히 줄임으로써 가스의 운동 에너지를 정압 에너지로 변환하고, 가스가 볼류트 출구로 나가도록 유도할 수 있습니다. 유체 터보 기계로서, 내부 유동장을 연구하는 것은 송풍기의 성능과 작동 효율을 향상시키는 매우 효과적인 방법입니다. 원심 송풍기 내부의 실제 유동 조건을 이해하고 임펠러와 볼류트의 설계를 개선하여 성능과 효율을 향상시키기 위해 학자들은 원심 임펠러와 볼류트에 대한 많은 기초 이론 분석, 실험 연구 및 수치 시뮬레이션을 수행해 왔습니다.
