KR100719103B1 - Hybrid Design Method for High-efficient and Low-Noise Multiple-sectioned Impeller of Backward-bladed Turbo Blower - Google Patents

Hybrid Design Method for High-efficient and Low-Noise Multiple-sectioned Impeller of Backward-bladed Turbo Blower Download PDF

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Abstract

본 발명은 원심형 송풍기(팬) 또는 스크롤이 없는 플레늄 송풍기(팬)에 사용되는 터보형 후향익 삼차원 임펠러의 설계방법 및 저소음화 구현방법에 관한 것으로서, 특히 삼차원 임펠러부와 이차원 임펠러부를 슈라우드와 뒷판의 중간 높이 부분에서 결합하여 삼차원 임펠러의 사출금형상 제조의 어려움을 극복하며 높은 효율을 달성하도록 하며, 또한 저소음 방법으로는 2.5차원에 해당하는 린 앵글(Lean Angle)을 적용한 후단소음 및 하중소음 저감설계방법, 후단 곡률을 회전면 상에서의 곡률이외의 한 개 이상의 곡률반경을 갖게 하여 후단에서 발생하는 와(Vortex)들에 의한 양력변동이 증폭되어 후단에서 방사되는 소음들이 후단 근처에서 상쇄되어 소음방사를 약화시키는 후단 곡률설계방법, 톱니모양 후단의 저점과 고점에서의 와(Vortex)들의 위상이 360˚ 혹은 이의 배수가 되도록 하여 와(Vortex)들의 상쇄를 통한 후단소음 저감의 톱니모양 후단 설계방법, 그리고 슈라우드 입구부의 전연부(Leading Edge)의 곡률을 조정하여 터보팬의 날개통과 주파수와 그 조화 주파수 소음을 저감하는 전연부 곡률설계방법 등을 조합하여 저소음화를 구현하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a design method and a low noise implementation method of a turbo-type rear-wing three-dimensional impeller used in a centrifugal blower (fan) or a scrollless plenium blower (fan), in particular, the three-dimensional impeller and two-dimensional impeller unit shroud and back plate It combines in the middle height of to overcome the difficulty of manufacturing the injection mold of the three-dimensional impeller to achieve high efficiency, and also to reduce the low noise and load noise after applying the lean angle corresponding to 2.5 dimensions in the low noise method Design method, the rear curvature has more than one curvature radius other than the curvature on the rotating surface so that lift fluctuation caused by the vortex generated in the rear stage is amplified, and the noise emitted from the rear stage is canceled near the rear stage to make noise emission. Backward curvature design method to weaken, phase of vortex at the low and high point of tooth-shaped rear end is 360˚ Or, it is a multiple of it, and the toothed rear design method for reducing the rear noise by canceling the vortex and the curvature of the leading edge of the shroud inlet are adjusted to adjust the vane pass frequency of the turbofan and its harmonic frequency noise. The present invention relates to a method of realizing low noise by combining a method of designing curvature of the leading edge and the like.

송풍기, 다중 임펠러, 터보형, 후향익, 고효율, 저소음설계, 후단소음 Blower, multiple impeller, turbo type, rear wing, high efficiency, low noise design, rear noise

Description

터보형 후향익 다중 임펠러의 하이브리드 설계방법 {Hybrid Design Method for High-efficient and Low-Noise Multiple-sectioned Impeller of Backward-bladed Turbo Blower}Hybrid Design Method for High-efficient and Low-Noise Multiple-sectioned Impeller of Backward-bladed Turbo Blower}

도 1은 후향익 날개의 출구 속도삼각형 및 속도 성분들의 설명도.1 is an explanatory diagram of an exit velocity triangle and velocity components of the rear wing.

도 2는 다중 임펠러의 구성 및 설계 변수의 설명도.2 is an explanatory diagram of the configuration and design parameters of the multiple impeller.

도 3은 다중 임펠러 구성 요소중 삼차원 임펠러 입구부의 속도삼각형 도면.3 is a velocity triangle view of the three-dimensional impeller inlet of the multiple impeller components.

도 4는 도 2의 구성 및 설계에 따른 하이브리드 설계 실시 예의 구성도.4 is a block diagram of a hybrid design embodiment according to the configuration and design of FIG.

도 5는 린앵글(Lean Angle) 적용 방법 및 린앵글(Lean Angle) 2.5D 설계에 따른 저소음 설계 실시 예도.5 is a low noise design embodiment according to the method of applying a lean angle (Lean Angle) and the lean angle (Lean Angle) 2.5D design.

도 6은 송풍기 후류 전압분포를 달리하여 생성한 후단 곡률설계를 통한 저소음 설계 실시 예의 구성도.Figure 6 is a block diagram of a low noise design embodiment through the rear end curvature design generated by different blower wake voltage distribution.

도 7은 터보 팬 후단 차(Vortex)들의 상쇄를 위한 톱니모양 후단 설계방법 및 저소음 설계 실시 예도.7 is an embodiment of a serrated rear end design and low noise design for offsetting turbo fan rear end (Vortex).

도 8은 슈라우드 입구부의 전연부(Leading Edge)의 곡률을 조정하여 터보팬의 날개통과 주파수 및 그 조화 주파수 소음을 저감하는 전연부 곡률설계 저소음 설계 실시 예의 구성도.8 is a configuration diagram of a front edge curvature design low noise design embodiment to adjust the curvature of the leading edge (Leading Edge) of the shroud inlet to reduce the blade passing frequency and the harmonic frequency noise of the turbofan.

도 9의 a,b는 기존 터보 임펠러와 전연부 곡률설계 저소음 설계 임펠러에 대 한 측정 소음의 주파수 스펙트럼의 예시 그래프.9A and 9B are exemplary graphs of frequency spectra of measured noise for a conventional turbo impeller and a leading edge curvature design low noise design impeller.

본 발명은 원심형 송풍기(팬) 또는 스크롤이 없는 플레늄 송풍기(팬)에 사용되는 터보형 후향익 삼차원 임펠러의 설계방법 및 저소음화 구현방법에 관한 것으로서, 특히 삼차원(3D) 임펠러부와 이차원(2D) 임펠러부를 슈라우드와 뒷판의 중간 높이 부분에서 결합하여 삼차원 임펠러의 사출금형상 제조의 어려움을 극복하며 높은 효율을 달성하도록 하며, 또한 저소음 방법으로는 2.5차원에 해당하는 린 앵글(Lean Angle)을 적용한 후단소음 및 하중소음 저감설계방법, 후단 곡률을 회전면 상에서의 곡률이외의 한 개 이상의 곡률반경을 갖게 하여 후단에서 발생하는 와(Vortex)들에 의한 양력변동이 증폭되어 후단에서 방사되는 소음들이 후단 근처에서 상쇄되어 소음방사를 약화시키는 후단 곡률설계방법, 톱니모양 후단의 저점과 고점에서의 와(Vortex)들의 위상이 360˚ 혹은 이의 배수가 되도록 하여 와(Vortex)들의 상쇄를 통한 후단소음 저감의 톱니모양 후단 설계방법, 그리고 슈라우드 입구부의 전연부(Leading Edge: 날개의 입구부(전연부) 중 슈라우드(윗판) 쪽 입구부)의 곡률을 조정하여 터보팬의 날개통과 주파수와 그 조화 주파수 소음을 저감하는 전연부 곡률설계방법 등을 조합하여 저소음화를 구현하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a design method and a low noise implementation method of a turbo type rear-wing three-dimensional impeller used in a centrifugal blower (fan) or a scrollless plenium blower (fan). In particular, the three-dimensional (3D) impeller portion and two-dimensional (2D) ) The impeller part is combined at the middle height of the shroud and the rear plate to overcome the difficulty of manufacturing the injection mold of the three-dimensional impeller and to achieve high efficiency. Also, the low-noise method employs a lean angle of 2.5 dimensions. Design method for reducing trailing noise and load noise, making the trailing curvature have more than one curvature radius other than the curvature on the rotating surface so that lift fluctuation caused by the vortex occurring in the rear stage is amplified and the noise emitted from the rear stage is near Design of the Backward Curvature to Offset the Noise Radiation by Offset at, and the Phases of the Vortex at the Low and High Points Tooth-shaped rear end design method to reduce rear end noise by canceling Vortex by 360 ° or multiples thereof, and shroud (top plate) of leading edge of shroud inlet It relates to a method for realizing low noise by adjusting the curvature of the inlet) by combining the blade passing frequency of the turbo fan and the leading edge curvature design method for reducing the harmonic frequency noise thereof.

주지와 같이 팬(fan) 또는 송풍기의 공력학적 설계에 관한 연구는 과거 수십년간 지속되어 설계기법에 있어 많은 발전이 이루어졌다.As is well known, the research on the aerodynamic design of fans or blowers has continued for decades and many advances have been made in design techniques.

그러나 최근에는 성능뿐만 아니라 소음에 대한 요구수준이 높아지고 제품의 생산주기가 단축되어 보다 높은 수준의 설계수단의 개발을 필요로 하게 되었다.Recently, however, the demand for noise as well as performance has increased and the production cycle of products has been shortened, requiring the development of higher level design means.

또한 산업사회의 기술이 날로 발전함에 따라 소음원이 발생하게 되어 생활의 질적인 향상이 요구되는 선진사회에서 소음원에 대한 인간의 개선욕구도 소음원에 따라 다양하며, 그 수준도 점차 높아 가고 있는 실정이다.In addition, in advanced societies where noise sources are generated as the industrial society's technology develops day by day, the improvement of human needs for noise sources varies according to noise sources, and the level is gradually increasing.

산업용, 자동차, 사무기기, 가전제품에 적용되는 송풍기(팬)의 성능을 향상시키는 노력이 어느 정도 성과를 거두면서, 저소음화에 대한 많은 시도가 이루어지고 있으나 많은 변수들로 인해 각 변수들의 소음에 대한 기여도 평가 및 이를 고려한 설계는 더더욱 어려운 실정이다.While efforts to improve the performance of blowers (fans) applied to industrial, automotive, office equipment, and home appliances have made some progress, many attempts have been made to reduce noise. It is even more difficult to evaluate the contribution of the company and its design.

터보팬은 팬 중 비속도가 낮은 팬에 속하며, 상대적으로 높은 압력을 내면서도 회전수가 상대적으로 낮아 반도체 공장의 클린룸 설비 중의 일부인 팬 유닛(Fan Filter Unit)에서와 같이 비교적 유동 저항이 크며 저소음환경이 요구되는 경우에 적용된다. 일반적으로 원심형 터보팬은 후향익으로 구성된 임펠러를 구비하며, 주요 설계변수로는 익형변수인 코드길이(C), 날개 두께(t), 날개수(Z)가 있고 임펠러형상변수로는 입구각(β 1 ), 출구각(β 2 ), 입구높이(b1), 출구높이(b2)가 있다. 따라서 터보팬 임펠러는 2차원 날개가 높이방향으로 쌓여있는 이차원 형상으로 표현된다.The turbo fan belongs to a low-speed fan among the fans, has a relatively high flow resistance and relatively low rotational speed, and has a relatively high flow resistance and low noise environment, as in a fan filter unit, which is part of a clean room facility of a semiconductor factory. This applies if required. In general, centrifugal turbofans have an impeller composed of a rear wing, and the main design variables include airfoil lengths (C), wing thickness (t), and number of wings (Z). ( β 1 ), exit angle ( β 2 ), inlet height (b 1 ), outlet height (b 2 ). Therefore, the turbofan impeller is represented by a two-dimensional shape in which two-dimensional wings are stacked in the height direction.

또한, 원심형 터보임펠러 중 압축기에서와 같이 매우 큰 압력이 요구되는 유체기계에서는 임펠러의 형상이 2차원날개가 뒷판(Back Plate)에서 앞판(Front Shroud)까지 평행하게 적층되지 않고 3차원적으로 적층된 임펠러가 사용된다. 즉, 2차원 임펠러는 날개 주위의 유선면(Stream Surface)이 평면인 반면, 3차원 임펠러는 날개 주위의 유선면(Stream Surface)이 곡률을 갖으며 날개입구유동은 회전축방향 그리고 날개출구유동은 반경방향을 일반적으로 갖게 된다.Also, in fluid machinery that requires a very high pressure, such as in compressors, centrifugal turbo impellers are not stacked in two-dimensional planes from the back plate to the front shroud. Impeller is used. In other words, the two-dimensional impeller has a flat stream surface around the wing, while the three-dimensional impeller has a curvature of the stream surface around the wing, and the wing inlet flow is in the rotational axis direction and the wing outlet flow is in the radius. Direction in general.

그러나 최근 들어 고효율 및 저소음의 터보팬이 요구되면서 삼차원적인 형상을 갖는 임펠러의 적용이 시도되고 있으나, 원심형 압축기에 사용되는 임펠러는 사출성형이 불가능하므로 이를 극복할 수 있는 삼차원 임펠러의 설계기술이 필요하다. 펌프 또는 압축기에 사용되는 삼차원 임펠러는 입구에서부터 유동을 가이드하는 인듀서 부분과 유체의 압력상승이 이루어지는 원심형 블레이드부분이 결합되어 이루어진다. 임펠러의 입구부분부터 유동을 가이드하고 블레이드가 각 단면에서의 속도분포에 적합하도록 설계되기 때문에 보통의 2차원 임펠러보다 효율이 높은 것이 특징이다.However, in recent years, the application of an impeller having a three-dimensional shape has been attempted as a turbo fan of high efficiency and low noise is required. However, since the impeller used in the centrifugal compressor cannot be injection molded, a design technique of a three-dimensional impeller that can overcome this is necessary. Do. The three-dimensional impeller used in the pump or the compressor is formed by combining the inducer portion that guides the flow from the inlet and the centrifugal blade portion in which the pressure rise of the fluid is made. It is more efficient than ordinary two-dimensional impeller because it guides the flow from the inlet of the impeller and the blade is designed to be suitable for the velocity distribution in each section.

따라서, 본 발명은 터보 송풍기(팬)의 고효율 요구로 인한 삼차원 임펠러 적용문제와 이에 따른 저소음 문제를 해결하기 위한 것으로서, 임펠러의 설계방법으로 부분적으로 삼차원 임펠러부와 이차원 임펠러부를 슈라우드와 뒷판의 중간부분에서 결합하여 삼차원 임펠러의 사출금형상 제조의 어려움을 극복하며 높은 효율을 달성하도록 하며, 또한 저소음 방법으로 2.5차원에 해당하는 린앵글(Lean Angle)을 적용하여 후단소음 및 하중소음 저감설계방법, 후단 곡률을 회전면 상에서의 곡률 이외의 한 개 이상의 곡률반경을 갖게 되어 후단에서 발생하는 와(Vortex)들에 의 한 양력변동이 증폭되어 후단에서 방사되는 소음들이 후단 근처에서 상쇄되어 소음방사를 약화시키는 후단 곡률설계방법, 톱니모양 후단의 저점과 고점에서 와(Vortex)들의 위상이 360˚ 혹은 이의 배수가 되도록 하여 와(Vortex)들의 상쇄를 통한 톱니모양 후단 설계방법, 그리고 슈라우드 입구부의 전연부 (Leading Edge)의 곡률을 조정하여 터보팬의 날개통과 주파수와 그 조화 주파수 소음을 저감하는 전연부 곡률설계방법을 제공함을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention is to solve the three-dimensional impeller application problem and the low noise problem according to the demand for high efficiency of the turbo blower (fan), the three-dimensional impeller portion and the two-dimensional impeller portion in the middle part of the shroud and the back plate as a design method of the impeller To overcome the difficulties of manufacturing the injection mold of the three-dimensional impeller by combining in to achieve high efficiency, and also by applying the lean angle corresponding to 2.5 dimensions in a low noise method, the design method of the rear noise and load noise reduction, the rear stage The curvature has one or more curvature radii other than the curvature on the rotating surface, so that lift fluctuations caused by the vortices generated at the rear end are amplified, and the rear radiated noise is canceled near the rear end to weaken the noise emission. Curvature design method, Vortex phase is 360˚ at low and high point It is a multiplier to reduce the vortex passing frequency and its harmonic frequency noise of the turbofan by adjusting the design of the toothed rear end through the offset of the vortex and the curvature of the leading edge of the shroud inlet. Its purpose is to provide a curvature design method.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 원심형 송풍기(팬) 또는 스크롤이 없는 플레늄 송풍기(팬)에 사용되는 터보형 후향익 삼차원 임펠러에 있어서,
원심형 송풍기(팬) 또는 스크롤이 없는 플레늄 송풍기(팬)에 사용되는 터보형 후향익 삼차원 임펠러에 있어서,
주어진 성능 (유량, 압력)을 만족하도록 일반적인 이차원 후향익 임펠러부와 고압력의 삼차원 임펠러부가 복합되어 원하는 압력 분포함수를 만족하도록 설계 유량'

Figure 112006098392023-pat00035
' 에 대하여 각 임펠러의 입구부 높이 비율(x1), 출구폭 높이 비율(x2) 및 각 임펠러 입출구각(β1과 β2)을 변화시켜가며 3D임펠러를 통과하는 유량'Q1'과 2D임펠러를 통과하는 유량'Q2'를 결정하되, 두(2D,3D) 임펠러가 자연스럽게 연결되도록 두 임펠러의 입출구각이 일치하며(
Figure 112006098392023-pat00036
) 두 임펠러 연결선에서의 두 임펠러 면의 수직벡터가 일치하도록 하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a turbo-type rear wing three-dimensional impeller used in a centrifugal blower (fan) or a scrollless plenium blower (fan),
In the turbo type rear wing three-dimensional impeller used in centrifugal blowers (fans) or scrollless plenium blowers (fans),
Designed to satisfy the desired pressure distribution function by combining a general two-dimensional rear wing impeller and a high pressure three-dimensional impeller to satisfy a given performance (flow, pressure)
Figure 112006098392023-pat00035
'Q 1 ' and the flow rate through the 3D impeller with varying inlet height ratio (x 1 ), outlet width height ratio (x 2 ) and inlet / outlet angles (β 1 and β 2 ) of each impeller with respect to Determine the flow rate 'Q 2 ' through the 2D impeller, but the entrance and exit angles of the two impellers coincide so that the two (2D, 3D) impellers are connected naturally (
Figure 112006098392023-pat00036
The vertical vectors of two impeller faces at two impeller connecting lines are coincident with each other.

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또한, 본 발명은 일반적인 2차원의 원심형 블레이드와 원심형 압축기에 사용되는 3차원 블레이드의 중간형태로서 블레이드가 밑판에서 슈라우드까지 곧게 서있지 않고 비스듬히 누워있는 형상으로서, 2.5차원 블레이드의 형상은 2차원으로 설계된 블레이드와 비교하여 린 앵글(날개가 바깥방향으로 누운 각도(θ))을 제외하고는 동일 평면 프로파일을 가지며, 후단이 출구폭 방향(날개 출구에서의 임펠러 뒷판에 수직한 방향)을 기준으로 경사지게 되어 후단소음의 저감이 되며 동시에 하중소음도 저감되도록 하며, 이 경우 린 앵글(θ)은 압력면의 입구부가 막히지 않도록 20˚ 이내의 각도를 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is the intermediate form of the two-dimensional centrifugal blades and the three-dimensional blades used in the centrifugal compressors, the blades are not laid straight from the base plate to the shroud, but lying obliquely, the shape of the 2.5-dimensional blades is two-dimensional Compared to blades designed with a lean angle (with the wing lying outward (θ)), it has a coplanar profile, and the rear end is based on the outlet width direction (the direction perpendicular to the impeller back plate at the wing exit). It is inclined to reduce the rear noise and at the same time to reduce the load noise. In this case, the lean angle θ is characterized by having an angle within 20 ° so that the inlet of the pressure surface is not blocked.

또한, 날개 후단에 조성된 톱니 면에서 비교적 같은 주파수의 와동이 일어나도록 톱니 이의 높이(H)가 코드길이(날개의 입구부에서 출구부까지의 직선거리)의 10%가 넘지 않도록 하며, 톱니 산의 피치(P)는 후단 와(Vortex) 흘림유동의 상관거리(와동이 같은 위상을 갖는다고 여겨지는 유선에 수직한 방향으로의 거리(Lc))보다 작도록 하여 같은 위상의 와(Vortex) 흘림이 적어도 톱니 산에서 일어나도록 하며, 이 경우 산의 높이(H)는 와동의 부호(+,-) 방향이 같은 와동주기의 길이가 정수배가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.Also, the tooth height (H) should not exceed 10% of the cord length (straight distance from the inlet to the outlet) of the tooth so that the vortices of the same frequency occur at the tooth surface formed at the rear end of the wing. The pitch P of vortex flows in the same phase by making it smaller than the correlation distance of the trailing vortex flow (distance Lc in the direction perpendicular to the streamline in which the vortices are considered to have the same phase). It occurs at least at the sawtooth mountain. In this case, the height H of the mountain is characterized in that the length of the vortex period having the same sign (+,-) direction of the vortex becomes an integer multiple.

또한, 임펠러 블레이드에 형성된 후단 곡률은 회전면 상에서의 곡률이외의 한 개 이상의 곡률반경을 갖게 되어 후단에서 발생하는 와(Vortex)들에 의한 양력 변동이 증폭되어 후단에서 방사되는 소음들이 후단 근처에서 상쇄되도록 하여 후단 소음을 저감하는 것을 특징으로 한다.In addition, the rear curvature formed on the impeller blade has one or more curvature radii other than the curvature on the rotating surface so that lift fluctuations caused by the vortices generated at the rear end are amplified so that noises emitted from the rear end are canceled near the rear end. It characterized by reducing the rear end noise.

또한, 터보팬의 날개통과 주파수와 그 조화 주파수를 줄이기 위하여, 일부 날개의 슈라우드 입구 전연부(Leading Edge)를 압력면 방향으로 휘게하고, 일부 날개의 슈라우드 입구 전연부(Leading Edge)를 부압면 방향으로 휘게하며, 나머지 날개의 전연부는 기존의 상태를 유지하여 토크밸런스를 유지하도록 하여 기존 주파수 스펙트럼에 비해 날개통과주파수 및 그 조화 주파수에서의 소음레벨을 줄이도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to reduce the vane passing frequency and the harmonic frequency of the turbofan, the blade shroud leading edge of some blades is bent in the pressure plane direction, and the shroud inlet leading edge of some blades is in the negative pressure surface direction. The remaining edges of the remaining blades are characterized by reducing the noise level at the wing passing frequency and its harmonic frequency as compared to the existing frequency spectrum by maintaining the torque balance by maintaining the existing state.

이하, 본 발명을 첨부된 실시 예의 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings of the present invention will be described.

일반적으로 터보 팬을 설계할 때 고려하는 무차원 변수로는 다음 식1과 같이 압력과 유량을 임펠러 직경 D 2와 회전수 N로 무차원한 압력계수와 유량계수가 있으며, 회전수와 직경을 전압력 상승량 △pt과 풍량 Q로 무차원한 비속도와 비직경이 있다.In general, the dimensionless variables to be considered when designing a turbo fan include the pressure and flow coefficients that have pressure and flow rate as impeller diameter D 2 and the rotation speed N as shown in the following Equation 1, and the rotation speed and diameter as the amount of voltage increase. Δp t and the air volume Q have dimensionless specific velocity and specific diameter.

Figure 112005511639600-pat00001
Figure 112005511639600-pat00001

이중 비속도(specific speed)는 특정한 팬을 대표하는 무차원 변수로 팬의 특성, 형식, 임펠러의 선정, 동일 팬 기종 상호간의 비교를 하는 데에 자주 사용되는 중요변수이다. 비속도의 값이 크면 팬은 압력상승량에 비해 풍량이 많고, 비속도가 작으면 풍량에 비해 팬의 압력 상승량이 높다. 또한 비속도가 큰 임펠러는 출구 직경에 비해 임펠러 출구 폭이 넓으며, 비속도가 작은 임펠러는 출구 폭이 좁은 모양이 된다. 원심형 임펠러의 경우 비속도는 대략 100~1000 정도이다. 100~400인 경우는 비속도가 비교적 낮은 경우이고, 주로 비속도가 400~700인 경우가 주종을 이룬다. 비직경(specific diameter, δ)은 설계시 임펠러의 크기(직경)를 결정할 수 있는 좋은 척도로 사용할 수 있다.The specific speed is a dimensionless variable that represents a specific fan, and is an important variable that is often used to compare fan characteristics, type, impeller selection, and comparison between the same fan type. If the specific speed is large, the fan has a higher air volume than the pressure increase, and if the specific speed is small, the pressure increase of the fan is high compared to the air volume. In addition, the impeller with a large specific speed has a wider impeller outlet width than the outlet diameter, and the impeller with a small specific speed has a narrow outlet width. In the case of centrifugal impellers, the specific speed is about 100 to 1000. In the case of 100 to 400, the specific speed is relatively low, and the main speed is mainly 400 to 700. Specific diameter (δ) can be used as a good measure of the size (diameter) of the impeller in the design.

임펠러의 압력상승과 오일러(Euler) 방정식에 의한 일은 다음 식2와 같은 관계를 갖는다.The pressure rise of the impeller and the work by Euler equation have the following relationship.

Figure 112005511639600-pat00023
Figure 112005511639600-pat00023

여기서

Figure 112005511639600-pat00024
은 임펠러의 효율로서 내부 유동에 의한 전압 손실량에 대한 퍼센트(%)이다.here
Figure 112005511639600-pat00024
Is the efficiency of the impeller as a percentage of the voltage loss due to internal flow.

따라서 임펠러의 효율을 가정하면, 임펠러 출구에서의 속도성분( C θ 2)을 구할 수 있고 임펠러 출구직경도 결정할 수가 있다.Therefore, assuming the efficiency of the impeller, the velocity component ( C θ 2 ) at the impeller outlet can be obtained and the impeller outlet diameter can be determined.

일반적으로 임펠러에서 나오는 유동은 출구날개를 따라서 흐르지 않으며 미끄러짐(slip)이 발생하므로 출구날개 각도를 유동각도보다 크게 하여야 한다.In general, the flow from the impeller does not flow along the exit wing and slip occurs, so the exit wing angle should be larger than the flow angle.

각도가 β 2b일 때 미끄러짐계수를 μ라고 하면,

Figure 112005511639600-pat00025
이 되며 다음으로부터 출구 날개각도를 다음 식3과 같이 계산할 수 있다.If the slip coefficient is μ when the angle is β 2b ,
Figure 112005511639600-pat00025
From this, the exit blade angle can be calculated as

Figure 112005511639600-pat00003
Figure 112005511639600-pat00003

미끄러짐계수는 스트도라(Stodola) 식을 사용하면 다음 식4와 같이 표현된다.The slip coefficient is expressed using the following equation (4) using the Strodola equation.

Figure 112005511639600-pat00004
Figure 112005511639600-pat00004

본 발명인 다중 하입리드(Hybrid) 임펠러 설계법의 구성도를 나타내면 도 1과 같다. 즉, 설계자의 기초 입력 부분(유량, 전압력, 회전수 등)을 바탕으로 터보 임펠러는 일반적인 이차원(2D) 후향익 임펠러부와 고압력의 삼차원(3D) 임펠러부가 복합되어 원하는 압력 분포함수를 만족하도록 입구폭 높이 비율 (x1), 출구폭 높이 비율(x2), 3차원 임펠러의 의사(Pseudo) 입구 직경 (D1)을 다음 식5 및 식6을 만족하도록 구한다.FIG. 1 is a block diagram of the present invention of the multiple hybrid lead impeller design method. In other words, based on the basic input part of the designer (flow rate, total pressure, rotational speed, etc.), the turbo impeller is a combination of a general two-dimensional (2D) rear wing impeller and a high-pressure three-dimensional (3D) impeller to satisfy the desired pressure distribution function. The width height ratio (x 1 ), the exit width height ratio (x 2 ), and the pseudo inlet diameter (D 1 ) of the three-dimensional impeller are obtained to satisfy the following equations (5) and (6).

Figure 112005511639600-pat00005
Figure 112005511639600-pat00005

예를 들어 설계점에서의 전압력상승(△pt)이 20mmAq, 유량(Q 0 /이 45cmm, 그리고 회전수(N)이 1,030rpm, 그리고 기하학적 변수인 D 0 , D 1 , D 2 , b 1 , b 2 가 각각 0.263m, 0.315m, 0.485m, 0.098m, 0.076m로 주어진 경우, 식5로부터,

Figure 112005511639600-pat00026
가 되고,For example, the increase in voltage force at design point (△ p t ) is 20mmAq, the flow rate ( Q 0 / is 45cmm, and the rotation speed (N) is 1,030rpm, and the geometric variables D 0 , D 1 , D 2 , b 1 , b 2 is given by 0.263m, 0.315m, 0.485m, 0.098m, 0.076m, respectively,
Figure 112005511639600-pat00026
Become,

Figure 112005511639600-pat00027
가 된다.
Figure 112005511639600-pat00027
Becomes

또한 도 2에 나타낸 아래 부분의 이차원(2D) 임펠러의 입출구 상대속도의 비(W4/W2)가 0.7 가량이 되도록 출구폭 높이 비율 (x2)을 구하면 다음 식7과 같다.In addition, when the ratio of the exit width height (x 2 ) to the ratio (W 4 / W 2 ) of the inlet and outlet relative speeds of the lower two-dimensional (2D) impeller shown in FIG. 2 is about 0.7, the following equation 7 is obtained.

Figure 112005511639600-pat00006
Figure 112005511639600-pat00006

그러나, 식 7에서 사용한 기존에 설계된 입출구 날개각과 유동각이 같다는 가정을 통해 도출된 것이므로, 2 단계에서는 날개와 유동사이의 미끄러짐 (Slip)을 고려한 설계가 이루어져야 한다. 즉, 1단계에서 구한 출구 날개각을 기초로 Cm2, Cθ2를 구한 후 U2 값과 함께 Slip Factor를 구하는 식에 대입하여 출구유동각(β2 *)을 구하게 되며, 이를 바탕으로 다시 출구폭 높이 비율 (x2)을 구하게 된다.However, since it is derived from the assumption that the previously designed inlet and outlet angles and flow angles used in Equation 7 are the same, the second stage must be designed to take into account the slip between the wing and the flow. That is, C m2 and C θ2 are obtained based on the exit wing angle obtained in step 1, and then the exit flow angle (β 2 * ) is obtained by substituting the equation Slip Factor together with the U 2 value. The width height ratio (x 2 ) is obtained.

Figure 112005511639600-pat00007
Figure 112005511639600-pat00007

Figure 112005511639600-pat00008
Figure 112005511639600-pat00008

또한, 전체 임펠러 입구면적으로 균일한 축방향 속도를 가정하여,

Figure 112005511639600-pat00028
을 구한 후, 3차원 임펠러 입구속도 중 입구 날개선에 수직인 성분인 C 1 을 구하면 다음과 같다.In addition, assuming uniform axial velocity over the entire impeller inlet area,
Figure 112005511639600-pat00028
After obtaining, the component C 1, which is a component perpendicular to the inlet wing line, is obtained as follows.

Figure 112005511639600-pat00029
Figure 112005511639600-pat00029

이 경우,

Figure 112005511639600-pat00030
이다. 3D 임펠러의 입구 전연부(Leading Edge)에 대한 속도삼각형은 도 3에 나타난 속도벡터에 대하여, 입구부 중 z=x1b1과 z=b1 에서의 입구날개각 (β1)의 분포를 구하면 다음과 같다.in this case,
Figure 112005511639600-pat00030
to be. The velocity triangle of the inlet leading edge of the 3D impeller shows the distribution of the inlet blade angle (β 1 ) at z = x 1 b 1 and z = b 1 of the inlet for the velocity vector shown in FIG. Obtained as follows.

Figure 112005511639600-pat00010
Figure 112005511639600-pat00010

이와 같은 이중 임펠러 하입리드 설계방법을 적용하여 구한 임펠러 형상의 설계 예시도를 나타내면 도 5와 같다.5 shows an exemplary design of the impeller shape obtained by applying the double impeller lower lid design method.

또한 터보팬의 특성상 이차원 임펠러의 경우에도 뒷판과 앞판사이의 공간을 따라 동일한 유량이 흐르지 않고 주로 뒷판 근처에서 상대적으로 많은 유량이 형성되므로, 출구 폭 방향으로의 동일한 전압의 증가를 위해서는 상기 식 2와 도 1에 도시한 바와 같이 반경방향 절대속도(Cm) 변화에 따른 회전방향 절대속도(C0)의 변화로 발생하는 전압변화를 보상하기 위해서는 날개 출구각(β2b)의 날개폭 방향의 변화가 필요하게 된다.In addition, in the case of the two-dimensional impeller, the same flow rate does not flow along the space between the rear plate and the front plate, and a relatively large flow rate is mainly formed in the vicinity of the rear plate. As shown in FIG. 1, in order to compensate for the voltage change caused by the change in the absolute speed C 0 in the rotational direction according to the change in the radial absolute speed C m , the change in the blade width direction of the blade exit angle β 2b . Will be needed.

대부분의 송풍기의 작동 마하수는 0.1에서 0.3이므로 비압축성유동으로 가정 할 수 있다. 날개로의 유입유동은 불가피하게 설치된 구조물의 후류 등으로 인해 불균일하게 되며, 이로 인한 날개 주위의 비정상유동은 소음방사에 기여하게 된다. 또한 회전차 주위의 경계층은 주로 난류경계층으로 결국 날개 후단(trailing edge)에서 매우 강한 소음방사를 야기한다. 따라서 터보팬에서의 소음은 난류유입소음(Inflow-turbulence Noise), 날개후단소음(Trailing Edge Noise), 입구와동(Inflow Vortex Noise), 및 뭉뚝한 후단소음(Blunt-trailing Edge Noise)으로 구분된다.The operating Mach number of most blowers is 0.1 to 0.3 and can therefore be assumed to be incompressible flow. Inflow of the flow into the wing is inevitably uneven due to the wake of the installed structure, and thus abnormal flow around the wing contributes to noise emission. In addition, the boundary layer around the wheels is mainly a turbulent boundary layer, resulting in very strong noise radiation at the trailing edge. Accordingly, noise in a turbo fan is classified into inflow-turbulence noise, trailing edge noise, inflow vortex noise, and blunt-trailing edge noise.

그러나 이들 소음성분 중 터보팬 소음에 가장 영향을 미치는 인자는 날개 후단 소음으로서, 임펠러 주위의 난류 자체는 많은 부분이 소리로 방사되어 나가지 못하나 사극소음원인 난류가 날개 후단과 만나게 되면 강한 이극소음원으로 방사된다. 이러한 날개후단 소음의 모델은 1970년도에 Ffowcs Williams와 Hall에 의해 처음으로 개발되었으며 그들에 따르면 후단에 수직하게 놓인 종방향 사극원 및 양방향(lateral) 사극원 모두

Figure 112005511639600-pat00031
배 만큼 원거리 강도가 증가한다. 여기서 ro는 임펠러 후단으로 부터의 거리이며, 소음파장에 비해 훨씬 짧다고 가정된다. 또한 소음강도는 유동속도의 5승에 그리고 난류강도의 제곱, 후단 경계층두께 및 횡방향 상관거리에 비례하게 된다.Among the noise components, however, the most influential factor on the turbo fan noise is the trailing edge noise, and the turbulent flow around the impeller does not radiate much by sound. do. This model of trailing-edge noise was first developed by Ffowcs Williams and Hall in 1970 and according to them, both vertical and lateral quadrants perpendicular to the trailing edge.
Figure 112005511639600-pat00031
Increases ranged strength by twice. Where r o is the distance from the rear of the impeller and is assumed to be much shorter than the noise wavelength. The noise intensity is also proportional to the power of the flow rate and to the square of the turbulence intensity, the trailing boundary layer thickness, and the transverse correlation distance.

또한, 블레이드에 작용하는 하중(Loading)은 Fan 소음의 주 원인으로서 반경방향. 회전방향, 축방향의 비정상하중 소음 중 가장 지배적인 것은 회전방향의 하중에 의한 소음이다.Also, the loading acting on the blades is the radial cause of the fan noise. The most dominant of the unsteady load noises in the rotational direction and the axial direction is the noise due to the load in the rotational direction.

본 발명에서는 일반적인 2차원의 원심형 블레이드와 원심형 압축기에 사용되는 3차원 블레이드(Blade)의 중간형태로서 블레이드가 밑판에서 슈라우드까지 곧게서있지 않고 비스듬히 누워있는 형상으로서, 2.5차원 블레이드의 형상은 2차원으로 설계된 블레이드와 비교하여 린 앵글(Lean Angle)을 제외하고는 같은 평면 프로파일을 가지므로 성능은 유사하며, 후단이 출구폭 방향기준으로 경사지게 되어 후단소음의 저감이 예상된다. 또한 도 5에 도시한 바와 같이 린 앵글(Lean Blade)에 적용 시 블레이드에 걸리는 하중은 그 크기가 같아도 린 앵글(θ)이 증가함에 따라 실제 걸리는 하중은 감소하므로 하중 소음의 저감도 예상된다. 그러나 린 앵글(θ)이 증가함에 따라 압력면의 입구부가 막히는 효과가 나타나게 되어 성능저하가 예상되므로 20˚ 이내의 린 앵글의 사용이 요구된다.In the present invention, as a middle form of a general two-dimensional centrifugal blade and a three-dimensional blade (blade) used in the centrifugal compressor, the blade is not lying straight from the base plate to the shroud, but is lying at an angle, and the shape of the 2.5-dimensional blade is 2 Compared with the blade designed in dimensions, the performance is similar because it has the same planar profile except for the Lean Angle, and the rear end is inclined based on the exit width direction, and thus the rear noise is expected to be reduced. Also, as shown in FIG. 5, even when the load applied to the blade is equal to the lean angle, the actual load is reduced as the lean angle θ is increased, but the reduction of the load noise is also expected. However, as the lean angle (θ) increases, the inlet portion of the pressure surface is clogged, and the performance is expected to decrease. Therefore, the use of a lean angle within 20 ° is required.

앞서 출구 폭 방향으로의 동일한 전압의 증가와는 달리, 후단소음의 저감을 위해 출구 상대속도 (W2)를 변화시켜 후단 출구 폭방향으로의 스트롤(Strouhal)주파수 (f=St*W2/δ) 소음을 줄이기 위한 방안으로 설계점에서 요구하는 전압증가 평균값은 유지하면서 출구 폭 방향으로의 전압증가를 변화시키면 도 6에 나타난 임펠러와 같이 날개 회전면 위에서의 곡률 이외의 후단 곡률을 갖도록 한다. 이 때 형성된 후단 곡률은 회전면 상에서의 곡률이외의 한 개 이상의 곡률반경을 갖게 되어 후단에서 발생하는 와(Vortex)들에 의한 양력변동이 증폭되어 후단에서 방사되는 소음들이 후단 근처에서 상쇄되어 소음방사가 약화되는 효과가 있다.Unlike the previous increase of the same voltage in the exit width direction, the stroke relative frequency (f = St * W 2 / in the rear exit width direction is changed by changing the exit relative speed (W 2 ) to reduce the rear noise. δ) In order to reduce the noise, changing the voltage increase in the outlet width direction while maintaining the average voltage increase required at the design point has a rear end curvature other than the curvature on the blade rotation surface as shown in FIG. The rear curvature formed at this time has one or more curvature radii other than the curvature on the rotating surface, and the lift variation caused by the vortices amplified in the rear stage is amplified so that the noise radiated from the rear stage is canceled near the rear stage so that the noise radiation It has a weakening effect.

후단 소음을 감쇄하는 다른 방법으로는 도 7에서와 같이 임펠러 날개 후단을 톱니모양을 갖도록 설계하여 경사진 후단에서 발생하는 와(Vortex)들이 직접 상쇄 되도록 하는 것으로, 이러한 톱니모양 후단에서의 피치(pitch)와 톱니(Serration) 높이는 후단에서의 와(Vortex)들이 톱니 저점과 고점에서 360˚ 또는 그의 배수가 되도록 설계하여 각 후류위치에서의 와(Vortex)들의 상쇄를 높여 후단 양력변동에 의한 후단소음을 줄이는 방법이다. 보다 상술하면 톱니 면에서 비교적 같은 주파수의 와동이 일어나도록 톱니 이의 높이(H)가 코드길이의 10%가 넘지 않도록 하며, 톱니산의 피치(P)는 후단 와 흘림유동의 상관거리(Lc)보다 작도록 하여 같은 위상의 와 흘림이 적어도 톱니 산에서 일어나도록 한다. 또한 산의 높이(H)는 같은 부호의 와동의 주기적 길이의 정수배가 되도록 설계한다.Another method of attenuating the rear end noise is to design the rear end of the impeller blade as serrated as shown in FIG. 7 so that the vortices generated at the inclined rear end are directly canceled. ) And the serration height are designed so that the vortices at the rear end are 360 ° or multiples of them at the tooth bottom and the high point, thereby increasing the offset of the vortices at each downstream position, so that the rear noise caused by the rear lift fluctuation It is a way to reduce it. More specifically, the height H of the tooth tooth does not exceed 10% of the cord length so that vortices of the same frequency occur on the tooth surface, and the pitch P of the tooth tooth is smaller than the correlation distance Lc between the trailing end and the shedding flow. Make small, so that shedding of the same phase occurs at least on the sawtooth mountain. The height H of the mountain is designed to be an integer multiple of the periodic length of the vortex of the same sign.

(1) H≤0.1×C (1) H ≤0.1 × C

(2) P ∼ m × Lc (여기서 m은 정수배)(2) P -m × L c (where m is an integer multiple)

(3)

Figure 112005511639600-pat00032
(3)
Figure 112005511639600-pat00032

여기서 δ* 는 후단두께를 포함한 후류경계층 배제 두께이며, St는 스트롤수 로서 0.1~0.2의 값을 가진다.Where δ * is the wake boundary layer exclusion thickness, including the trailing thickness, and St is the number of strokes, with a value between 0.1 and 0.2.

또한 터보팬의 날개통과 주파수와 그 조화 주파수를 줄이기 위하여는 도 8에서 나타난 바와 같이 슈라우드 입구부의 전연부 (Leading Edge)를 Pressure Side로 2개, Suction Side로 2개를 휘고 마지막으로 2개의 Blade는 기존의 상태를 유지하여 토크밸런스를 유지한 경우, 도 9a, 9b에서와 같이 기존 주파수 스펙트럼에 비해 첫 번째 및 두 번째 밴드패스필터(BPF)만을 나타내고 있으며, 파워(power) 역시 모두 저감된 형태를 나타내고 있음을 알 수가 있다.In addition, in order to reduce the blade passing frequency and the harmonic frequency of the turbo fan, as shown in FIG. 8, two leading edges of the shroud inlet part are bent to the pressure side and two to the suction side. In the case of maintaining the torque balance by maintaining the existing state, only the first and second band pass filters (BPF) are shown as compared to the existing frequency spectrum as shown in FIGS. 9A and 9B, and the power is also reduced. It can be seen that.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 터보형 후향익 다중 임펠러의 하이브리드 설계방법은 입구에서부터 유동을 가이드하는 인듀서 부분과 유체의 압력 상승이 이루어지는 블레이드 부분으로 구성된 삼차원 원심형 임펠러가 사출금형으로 제작되지 못하는 제한조건과 고효율조건과 고풍량 조건을 동시에 만족하기 위해 고효율 삼차원 임펠러부와 고풍량의 이차원 임펠러부를 슈라우드와 뒷판의 중간 높이 부분에서 결합하여 상기 조건을 만족하는 효과가 있다.As described above, in the hybrid design method of the turbo-type rear-wing multi-impeller according to the present invention, the three-dimensional centrifugal impeller including the inducer portion for guiding the flow from the inlet and the blade portion in which the pressure rises of the fluid cannot be manufactured as an injection mold. The high efficiency three-dimensional impeller part and the high wind two-dimensional impeller part are combined at the mid-height of the shroud and the back plate in order to satisfy the restriction condition, the high efficiency condition, and the high air flow condition simultaneously.

또한, 2.5차원에 해당하는 린 앵글(Lean Angle)을 적용한 후단소음 및 하중 소음 저감설계방법, 후단 곡률을 회전면 상에서의 곡률이외의 한 개 이상의 곡률반경을 갖게 하여 후단에서 발생하는 와(Vortex)들에 의한 양력변동이 증폭되어 후단에서 방사되는 소음들이 후단 근처에서 상쇄되어 소음방사를 약화시키는 후단 곡률 설계방법, 톱니모양 후단의 저점과 고점에서의 와(Vortex)들의 위상이 360˚ 혹은 이의 배수가 되도록 하여 와(Vortex)들의 상쇄를 통한 후단소음 저감의 톱니모양 후단 설계방법, 그리고 슈라우드 입구부의 전연부 (Leading Edge)의 곡률을 조정하여 터보팬의 날개통과 주파수와 그 조화 주파수 소음을 저감하는 전연부 곡률설계방법 등을 조합하여 기존의 터보팬 대비 저소음화를 달성하는 효과가 있다.In addition, the rear noise and load noise reduction design method applying 2.5-degree lean angle, the vortex generated at the rear end by making the rear end curvature have one or more curvature radius other than the curvature on the rotating surface The method of designing the rear curvature to amplify the lift fluctuation by the amplification and the noise radiated from the rear stage is canceled near the rear stage to weaken the noise emission, and the phase of the vortices at the low and high point of the rear end of the tooth is 360˚ or its multiple To reduce the trailing noise, the design of the toothed trailing end of the rear end noise reduction and the curvature of the leading edge of the shroud inlet are used to reduce the blade passing frequency and the harmonic frequency noise of the turbofan. By combining edge curvature design method, it has the effect of achieving lower noise than the existing turbofan.

본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 당해기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 해야 할 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments described and that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, such modifications or variations will have to be belong to the claims of the present invention.

Claims (5)

원심형 송풍기(팬) 또는 스크롤이 없는 플레늄 송풍기(팬)에 사용되는 터보형 후향익 삼차원 임펠러에 있어서,In the turbo type rear wing three-dimensional impeller used in centrifugal blowers (fans) or scrollless plenium blowers (fans), 주어진 성능 (유량, 압력)을 만족하도록 일반적인 이차원 후향익 임펠러부와 고압력의 삼차원 임펠러부가 복합되어 원하는 압력 분포함수를 만족하도록 설계 유량'
Figure 112006098392023-pat00037
' 에 대하여 각 임펠러의 입구부 높이 비율(x1), 출구폭 높이 비율(x2) 및 각 임펠러 입출구각(β1과 β2)을 변화시켜가며 3D임펠러를 통과하는 유량'Q1'과 2D임펠러를 통과하는 유량'Q2'를 결정하되,
Designed to satisfy the desired pressure distribution function by combining a general two-dimensional rear wing impeller and a high pressure three-dimensional impeller to satisfy a given performance (flow, pressure)
Figure 112006098392023-pat00037
'Q 1 ' and the flow rate through the 3D impeller with varying inlet height ratio (x 1 ), outlet width height ratio (x 2 ) and inlet / outlet angles (β 1 and β 2 ) of each impeller with respect to Determine the flow rate 'Q 2 ' through the 2D impeller,
두(2D,3D) 임펠러가 자연스럽게 연결되도록 두 임펠러의 입출구각이 일치하며(
Figure 112006098392023-pat00038
) 두 임펠러 연결선에서의 두 임펠러 면의 수직벡터가 일치하도록 하는 것을 특징으로 하는 터보형 후향익 다중 임펠러의 하이브리드 설계방법.
The entry and exit angles of the two impellers coincide so that the two (2D, 3D) impellers are connected naturally (
Figure 112006098392023-pat00038
A hybrid design method for a turbo type rear-wing multiple impeller in which vertical vectors of two impeller faces on two impeller connecting lines coincide with each other.
원심형 송풍기(팬) 또는 스크롤이 없는 플레늄 송풍기(팬)에 사용되는 터보형 후향익 삼차원 임펠러에 있어서,In the turbo type rear wing three-dimensional impeller used in centrifugal blowers (fans) or scrollless plenium blowers (fans), 일반적인 2차원의 원심형 블레이드와 원심형 압축기에 사용되는 3차원 블레이드의 중간형태로서 블레이드가 밑판에서 슈라우드까지 곧게 서있지 않고 비스듬히 누워있는 형상으로서, 2.5차원 블레이드의 형상은 2차원으로 설계된 블레이드와 비교하여 린 앵글(날개가 바깥방향으로 누운 각도(θ))을 제외하고는 동일 평면 프로파일을 가지며, 후단이 출구폭 방향(날개 출구에서의 임펠러 뒷판에 수직한 방향)을 기준으로 경사지게 되어 후단소음의 저감이 되며 동시에 하중소음도 저감되도록 하며, 이 경우 린 앵글(θ)은 압력면의 입구부가 막히지 않도록 20˚ 이내의 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 터보형 후향익 다중 임펠러의 하이브리드 설계방법.It is the intermediate form of the general two-dimensional centrifugal blade and the three-dimensional blade used in the centrifugal compressor. It is a shape in which the blade does not stand straight from the base plate to the shroud and is laid at an angle. The shape of the 2.5-dimensional blade is compared with the blade designed in two-dimensional. It has a coplanar profile except for the lean angle (the angle of the wing lying outwards (θ)), and the rear end is inclined with respect to the exit width direction (the direction perpendicular to the impeller back plate at the wing exit). At the same time, the load noise is also reduced, in which case the lean angle (θ) has an angle of less than 20 degrees so as not to block the inlet portion of the pressure surface hybrid design method of the turbo-type rear-wing multi-impeller. 원심형 송풍기(팬) 또는 스크롤이 없는 플레늄 송풍기(팬)에 사용되는 터보형 후향익 삼차원 임펠러에 있어서,In the turbo type rear wing three-dimensional impeller used in centrifugal blowers (fans) or scrollless plenium blowers (fans), 날개 후단에 조성된 톱니 면에서 비교적 같은 주파수의 와동이 일어나도록 톱니 이의 높이(H)가 코드길이(날개의 입구부에서 출구부까지의 직선거리)의 10%가 넘지 않도록 하며, 톱니 산의 피치(P)는 후단 와(Vortex) 흘림유동의 상관거리(와동이 같은 위상을 같는다고 여겨지는 유선에 수직한 방향으로의 거리(Lc))보다 작도록 하여 같은 위상의 와(Vortex) 흘림이 적어도 톱니 산에서 일어나도록 하며, 이 경우 산의 높이(H)는 와동의 부호(+,-) 방향이 같은 와동주기의 길이가 정수배가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 터보형 후향익 다중 임펠러의 하이브리드 설계방법.The tooth height (H) should not exceed 10% of the cord length (straight distance from the inlet to the outlet of the blade) so that the vortices of the same frequency occur on the tooth surface formed at the rear of the blade. (P) is less than the correlation distance of the trailing vortex shedding flow (the distance Lc in the direction perpendicular to the streamline in which the vortices are considered to be in the same phase) so that the vortic shedding of the same phase is at least And the height (H) of the tooth is such that the length of the vortex period is equal to an integer multiple of the same sign (+,-) direction of the vortex. 원심형 송풍기(팬) 또는 스크롤이 없는 플레늄 송풍기(팬)에 사용되는 터보형 후향익 삼차원 임펠러에 있어서,In the turbo type rear wing three-dimensional impeller used in centrifugal blowers (fans) or scrollless plenium blowers (fans), 임펠러 블레이드에 형성된 후단 곡률은 회전면 상에서의 곡률이외의 한 개 이상의 곡률반경을 갖게 되어 후단에서 발생하는 와(Vortex)들에 의한 양력변동이 증폭되어 후단에서 방사되는 소음들이 후단 근처에서 상쇄되도록 하여 후단소음을 저감하는 것을 특징으로 하는 터보형 후향익 다중 임펠러의 하이브리드 설계방법.The rear curvature formed on the impeller blade has one or more curvature radii other than the curvature on the rotating surface, so that lift fluctuations caused by vortices amplified in the rear stage are amplified so that the noise radiated from the rear stage is canceled near the rear stage. Hybrid design method of the turbo type rear-wing multi-impeller characterized in that the noise is reduced. 원심형 송풍기(팬) 또는 스크롤이 없는 플레늄 송풍기(팬)에 사용되는 터보형 후향익 삼차원 임펠러에 있어서,In the turbo type rear wing three-dimensional impeller used in centrifugal blowers (fans) or scrollless plenium blowers (fans), 터보팬의 날개통과 주파수와 그 조화 주파수를 줄이기 위하여, 일부 날개의 슈라우드 입구 전연부(Leading Edge)를 압력면 방향으로 휘게하고, 일부 날개의 슈라우드 입구 전연부(Leading Edge)를 부압면 방향으로 휘게하며, 나머지 날개의 전연부는 기존의 상태를 유지하여 토크밸런스를 유지하도록 하여 기존 주파수 스펙트럼에 비해 날개통과주파수 및 그 조화 주파수에서의 소음레벨을 줄이도록 하는것을 특징으로 하는 터보형 후향익 다중 임펠러의 하이브리드 설계방법.To reduce the blade passage and the harmonic frequency of the turbofan, bend the shroud inlet leading edges of some vanes in the direction of the pressure plane and the shroud inlet leading edges of some vanes in the negative pressure plane. In addition, the front edge of the remaining wing to maintain the existing state of the torque balance to reduce the noise level at the wing passing frequency and its harmonic frequency compared to the existing frequency spectrum hybrid of the turbo type rear-wing multi-impeller Design method.
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