Caratterizzazione e dimensionamento di una galleria di prova per un ventilatore assiale Systemair AXC 1600

Axial fans play a crucial role among incompressible-flow turbomachines due to their ability to handle large volumetric flow rates while maintaining a compact footprint, making them essential in demanding applications such as infrastructure ventilation and smoke extraction systems. The primary objective of this paper is to provide a comprehensive engineering analysis of a large-scale industrial axial fan, using the high-performance Systemair AXC 1600 model as a case study. The work is structured into three methodological phases: the characterization of the machine through theoretical modeling and velocity triangle analysis; the systematic investigation of its applications in industrial and infrastructural systems; and finally, the design and 3D CAD development of a dedicated wind tunnel for performance validation. In addition, a comparative analysis was carried out to evaluate the influence of the blade count (4, 8, and 12 blades) on the aerodynamic loading. The theoretical modeling validated the manufacturer’s data, confirming that the investigated operating point (Q = 48.29 m³/s, ΔP = 767 Pa) corresponds to the condition of maximum efficiency, with the calculated absorbed power in excellent agreement with the nominal value of 55 kW. The application analysis demonstrated the machine’s suitability for road tunnels, subway networks, and industrial ventilation systems. Under fire emergency operating conditions (Class F300 at 300 °C), the study highlights a significant reduction in pressure rise to 392 Pa, requiring specific design measures such as high-temperature lubricants and Class H insulated motors. Overall, the study presents a comprehensive pathway from fundamental turbomachinery theory to practical application and virtual test bench implementation, quantifying the machine’s performance and operational limitations in highly demanding applications.

I ventilatori assiali ricoprono un ruolo di assoluta centralità tra le turbomacchine operatrici a fluido incomprimibile grazie alla capacità di elaborare considerevoli portate volumetriche mantenendo ingombri limitati, risultando fondamentali in scenari operativi complessi come la ventilazione infrastrutturale e l'estrazione fumi. L'obiettivo principale di questo elaborato è fornire un'analisi ingegneristica completa di un ventilatore assiale industriale di grande taglia, assumendo come caso studio il modello ad alte prestazioni Systemair AXC 1600. Il lavoro si articola in tre fasi metodologiche: la caratterizzazione fluidodinamica della macchina isolata tramite modellazione teorica e studio dei triangoli delle velocità, l'analisi sistematica delle applicazioni impiantistiche in campo industriale e infrastrutturale, e infine il dimensionamento e lo sviluppo CAD 3D di una galleria del vento dedicata per la validazione delle prestazioni. È stata inoltre condotta un'analisi comparativa per valutare l'influenza del numero di pale (4, 8, 12) sul carico aerodinamico. La modellazione teorica ha validato i dati del costruttore, confermando che il punto di funzionamento studiato (Q = 48,29 m³/s, ΔP = 767 Pa) corrisponde alla massima efficienza, con una potenza assorbita calcolata in perfetto accordo con i 55 kW nominali. L'analisi applicativa ha dimostrato la piena idoneità della macchina per tunnel stradali, reti metropolitane e capannoni industriali. Per le operazioni di emergenza antincendio (classe F300 a 300 °C), lo studio evidenzia un fisiologico calo della prevalenza a 392 Pa, che impone specifici accorgimenti costruttivi, tra cui lubrificanti per alte temperature e motori con isolamento in classe H. Lo studio traccia un percorso organico dalla teoria fondamentale delle turbomacchine fino all'applicazione pratica e alla realizzazione virtuale di un banco prova, quantificando l'efficacia e i limiti operativi della macchina negli impieghi ad alta criticità.