KR100959419B1 - Method and system for designing impeller of centrifugal and mixed flow pump - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심 및 사류펌프에 사용되는 임펠러에 대한 3차원 형상을 제공하기 위하여, 임펠러의 기본 형상을 표현하는 자오면(Meridional View)과 날개 각도를 표현하는 전면(Front View) 정보 및 자오면 좌표에 따른 날개각을 나타내는 날개 전개도에 대한 정보 등을 제공하여, 임펠러의 설계가 용이하고, 보다 안정적이고 효율적인 원심 및 사류펌프를 제공할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a method and system for designing an impeller for centrifugal and four-flow pumps, and more particularly, to provide a three-dimensional shape for an impeller used for centrifugal and four-flow pumps, a meridional surface representing a basic shape of an impeller. View) and front view information showing wing angles, and information on wing developments showing wing angles according to meridional coordinates, providing easy design of impellers, and providing more stable and efficient centrifugal and quadrilateral pumps. It is to be done.

특히, 임펠러의 설계 변수를 설정하고, 설정된 변수값을 입력받아 임펠러의 자오면 형상 데이터를 생성하며, 생성된 자오면 형상 데이터에 기초하여 임펠러의 날개각 정보를 제공함으로써, 원심 및 사류펌프의 임펠러에 대한 형상을 수치적으로 표현한 것으로서, 이에 의하면 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계를 보다 용이하게 할 수 있음은 물론, 이를 이용하여 제조된 원심 및 사류펌프에 대한 제품의 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있는 것이다.In particular, by setting the design parameters of the impeller, inputting the set variable value to generate the meridion shape data of the impeller, and provides the impeller wing angle information based on the generated meridion shape data, for the impeller of the centrifugal and four-flow pump As a numerical representation of the shape, it is possible to facilitate the design of the impeller for centrifugal and quadruple pumps, as well as to improve the reliability and competitiveness of the product for the centrifugal and quadruple pumps manufactured using the same. .

원심 및 사류펌프, 임펠러, 자오면, 설계 변수 Centrifugal and vortex pumps, impellers, meandering surfaces, design variables

Description

원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 방법 및 시스템{Method and system for designing impeller of centrifugal and mixed flow pump} Method and system for designing impeller of centrifugal and mixed flow pump

본 발명은 임펠러에 대한 형상을 수치로 표현함에 의하여, 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계를 보다 용이하게 할 수 있음은 물론, 원심 및 사류펌프에 대한 제품의 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있는 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention by the numerical representation of the shape of the impeller, it is possible to more easily design the impeller for centrifugal and four-flow pump, as well as centrifugal and to improve the reliability and competitiveness of the product for the centrifugal and four-flow pump A method and system for designing an impeller for a four-flow pump.

원심 및 사류 펌프는 외부로부터 동력을 받아 회전하는 임펠러(Impeller)에 의해 발생하는 원심 및 사류력을 이용하여 유체의 펌프 작용, 즉 유체의 수송작용을 하거나 압력을 발생시키는 유체 기계를 말한다.Centrifugal and reciprocating pumps refer to a fluid machine that pumps a fluid, that is, transports a fluid or generates pressure by using centrifugal and circulating forces generated by an impeller rotating by power from the outside.

이러한 원심 및 사류 펌프의 주요 부품인 임펠러의 형상을 도출하기 위해서는, In order to derive the shape of the impeller, which is the main part of the centrifugal and vortex pump,

도 1에 도시된 바와 같이, 날개의 형상을 표현하는 자오면(meridional view)과, 날개 각도를 표현하는 전면(front view) 혹은 자오면 좌표에 따른 날개각 을 나타내는 날개 전개도 정보가 요구된다.As shown in FIG. 1, wing view information indicating a meridional view representing a shape of a wing and a wing angle according to a front view or a meridion coordinate representing a wing angle is required.

이 중에서 자오면은, 날개의 입출구 직경 및 허브와 쉬라우드 형상을 표현하고 있어 임펠러 설계에 있어 가장 기본이 되는 설계 변수이다. 그런데 기존의 자오면 설계는 경험적인 측면에 의존하여 날개의 입/출구 직경 및 허브와 쉬라우드의 형상을 정의하고, 아크(Arc) 곡선 등을 이용하여 입출구를 부드럽게 연결하는 방법으로 이루어져 왔으며, 자오면을 제어할 수 있는 설계 변수들이 정립되어 있지 않아 형상을 수치적으로 표현할 수 없어서 설계에 어려움이 많았다.Among these, the meridion surface represents the entrance and exit diameter of the blade, the hub and the shroud shape, and is the most basic design variable in the impeller design. However, the existing Miao surface design has been made by defining the inlet / outlet diameter of the wing and the shape of the hub and shroud depending on the empirical aspect, and smoothly connecting the inlet and outlet using arc curves. Because design variables that could be controlled were not established, it was difficult to design because the shape could not be represented numerically.

본 발명은 종래에 자오면을 제어할 수 있는 변수가 정립되어 있지 않아 임펠러의 형상을 수치로 표현할 수 없었기 때문에 임펠러의 설계가 어려웠던 문제점을 해결하여, 임펠러의 자오면 형상을 수치적으로 표현하고, 임펠러의 3차원 형상을 용이하게 생성할 수 있도록 하기 위한 것이다.The present invention solves the problem that the design of the impeller was difficult because the variable to control the meridion surface was not established in the related art, and thus the impeller shape could not be expressed numerically, thereby numerically expressing the meandering surface of the impeller. This is to facilitate the creation of a three-dimensional shape.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 방법은, 자오면 형상 제어를 위해 설정된 자오면 설계 변수를 입력받아, 임펠러의 자오면 형상 데이터를 산출하는 자오면 형상 설계 과정; 상기 자오면 형상 설계 과정에서 산출된 임펠러의 자오면 형상 데이터 및 날개 전개도 제어를 위한 설정된 날개 전개도 설계 변수를 입력받아, 날개 전개도를 구성하여 날개각을 산출하는 날개 전개도 설계 과정; 및 상기 산출된 자오면 형상 데이터 및 날개각 정보를 조합하여 임펠러의 3차원 형상을 생성하여 출력하는 임펠러 형상 생성 과정을 포함한다.As a means for solving the above problems, the design method of the impeller for the centrifugal and four-flow pump according to the embodiment of the present invention, the meridion surface which receives the meridion surface design variable set for meridion surface shape control and calculates meridion surface shape data of the impeller. Shape design process; A wingspan design process for calculating wing angles by inputting wingspan shape data of the impeller calculated in the mesothelial shape design process and set wing spread design variables for wing spread control; And an impeller shape generation process of generating and outputting a three-dimensional shape of the impeller by combining the calculated meridian surface data and the wing angle information.

더하여, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 시스템은, 임펠러 설계를 위한 명령어와 임펠러의 자오면 설계 변수 및 날개 전개도 설계 변수의 값을 입력하기 위한 입력부; 상기 입력부를 통해 임펠러의 자오면 설계 변수 및 날개전개도 설계 변수를 입력받아, 상기 자오면 설계 변수를 이 용하여 자오면 형상 데이터를 산출하고 상기 자오면 형상 데이터 및 상기 날개 전개도 설계 변수를 이용하여 날개각을 산출한 후 상기 자오면 형상 데이터 및 날개각을 통해 임펠러의 3차원 형상을 생성하는 제어부; 상기 제어부에서 산출된 임펠러의 자오면 형상 데이터, 날개각 정보 및 임펠러의 3차원 형상 데이터를 저장하는 저장부; 및 상기 제어부의 제어에 따라서 임펠러의 자오면 설계 변수 및 날개 전개도 설계 변수 입력 화면, 산출된 임펠러의 자오면 형상 데이터 및 날개각과 임펠러의 3차원 형상을 출력하는 출력부를 포함하여 이루어진다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the design system of the impeller for the centrifugal and four-flow pump, the input unit for inputting the command for the impeller design and the meridion surface design variable and the blade development pattern design variable of the impeller; After receiving the meridion surface design variable and the wingspan design variable of the impeller through the input unit, the meridion shape data is calculated using the meridion surface design variable, and the wing angle is calculated using the meridion surface shape data and the blade development plan design variable. A controller configured to generate a three-dimensional shape of an impeller through the meridional shape data and the wing angle; A storage unit for storing meridian surface data, wing angle information, and three-dimensional shape data of the impeller calculated by the controller; And an output unit for outputting a meridion surface design variable and a wing pattern design variable input screen of the impeller, a calculated meridion shape data of the impeller, and a three-dimensional shape of the wing angle and the impeller under control of the controller.

상기 제어부는, 임펠러의 자오면 형상 제어를 위해 설정된 임펠러의 자오면 설계 변수를 입력받는 자오면 설계 변수 입력 모듈; 상기 입력된 자오면 설계 변수를 이용하여 임펠러의 자오면 형상 데이터를 산출하는 자오면 형상 데이터 산출 모듈; 날개 전개도 제어를 위한 상기 자오면 형상 데이터 및 날개 전개도 설계 변수를 입력받는 날개 전개도 설계 변수 입력 모듈; 상기 자오면 형상 데이터 및 날개 전개도 설계 변수를 이용하여 날개 전개도를 구성하고 이로부터 날개각을 산출하는 날개각 산출 모듈; 및 상기 산출된 자오면 형상 데이터 및 날개각을 조합하여 임펠러의 3차원 형상을 생성하는 임펠러 형상 생성 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.The control unit may include a meridion design parameter input module configured to receive a meridion design variable of the impeller set for meridion shape control of the impeller; A meridion shape data calculation module configured to calculate meridion shape data of an impeller using the input meridion design parameter; A wingspan design variable input module for receiving the meridian shape data and wingspan design variables for wing spread control; A wing angle calculation module for constructing a wing spread view using the meridional surface shape data and wing spread design variables and calculating wing angles therefrom; And an impeller shape generation module for generating the three-dimensional shape of the impeller by combining the calculated meridian surface data and the wing angle.

또한, 상기 원심 및 사류펌프용 임펠러 설계 방법 및 시스템에 있어서, 상기 임펠러의 자오면 설계 변수는, 임펠러의 입구부에서 허브 부분의 내경 R1h, 임펠러의 입구부에서 쉬라우드 부분의 내경 R1t, 임펠러 날개 전단의 기울어진 각도 φ1, 임펠러 출구부의 직경 R2, 임펠러 날개후단(trailing edge)에서의 날개폭 B2, 날개 후단의 기울어진 각도 φ2, 쉬라우드 입구부와 출부구의 축방향 길이 Ztip, 임펠러의 쉬라우드 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부각 θ1t과 출구부각 θ2t, 임펠러의 허브 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부각 θ1h과, 출구부각 θ2h, 임펠러 출구부 허브와 쉬라우드에서의 직선 부분의 길이 %Lh, %Lt, 및 출구부의 직선 구간이 끝나는 지점에서 임펠러 입구부까지 베지어 커브를 생성하기 위한 쉬라우드 입구부 조정점 및 출구부 조정점 %CP1t, %CP2t 과, 허브 입구부 조정점 및 출구부 조정점 %CP1h, %CP2h를 포함한다.In addition, in the impeller design method and system for the centrifugal and four-flow pump, the meandering surface design variable of the impeller, the inner diameter R 1h of the hub portion at the inlet of the impeller, the inner diameter R 1t of the shroud portion at the inlet of the impeller, impeller Inclination angle φ 1 of the front end of the blade, diameter R 2 of the impeller outlet, blade width B 2 at the impeller trailing edge, angle of inclination φ 2 of the blade rear end, axial length of the shroud inlet and outlet Z tip , the inlet angle θ 1t where the shroud curve of the impeller forms the horizontal and vertical lines and the outlet angle θ 2t , the inlet angle θ 1h the hub curve of the impeller forms the horizontal and vertical lines, the outlet angle θ 2h , and the impeller outlet hub Shroud inlet adjustment to create a Bezier curve from the point where the length of the straight part in the shroud,% L h ,% L t , and the outlet segment ends at the impeller inlet Point and outlet adjustment points% CP 1t ,% CP 2t and hub inlet adjustment points and outlet adjustment points% CP 1h and% CP 2h .

또한, 상기 원심 및 사류펌프용 임펠러 설계 방법 및 시스템에 있어서, 상기 임펠러의 날개 전개도 설계 변수는, 자오면 곡선의 총길이 M_total_(h,m,t), 출구부 시작점 TE start point, 임펠러의 스윕각과 평균된 반경의 곱 r_theta_total, 입구각 beta1_(h,m,t), 출구각 beta2_(h,m,t), 입구 직선부의 길이 %beta_LE_(h,m,t), 출구 직선부의 길이 %beta_TE_(h,m,t), 출구부에서 회전방향으로 기울어진 각 d_theta(m,h), 입구 부분의 조정점 %CP_LE_(h,m,t), 및 출구부분의 조정점 %CP_TE_(h,m,t)를 포함하거나, 자오면 곡선의 총길이 M_total_(h,m,t), 입구각 beta1_(h,m,t), 출구각 beta2_(h,m,t), 입구 직선부의 길이 %beta_LE_(h,m,t), 출구 직선부의 길이 %beta_TE_(h,m,t), 출구부에서 회전방향으로 기울어진 각 d_theta(m,h)만을 포함할 수 있다.In addition, in the impeller design method and system for the centrifugal and four-flow pump, the impeller wing design parameters, the total length of the meridion curve M_total_ (h, m, t), the exit start point TE start point, the sweep angle and the average of the impeller The product of the set radius r_theta_total, the entry angle beta1_ (h, m, t), the exit angle beta2_ (h, m, t), the length of the entry straight part% beta_LE_ (h, m, t), the length of the exit straight part% beta_TE_ (h , m, t), each d_theta (m, h) inclined in the rotational direction at the outlet, the control point% CP_LE_ (h, m, t) at the inlet, and the control point% CP_TE_ (h, m, t) or the total length of the curve when it is meridion, M_total_ (h, m, t), entrance angle beta1_ (h, m, t), exit angle beta2_ (h, m, t), length of entry straight line% beta_LE_ (h, m, t), length% beta_TE_ (h, m, t) of the outlet straight portion, and each of the d_theta (m, h) inclined in the rotational direction at the outlet may be included.

본 발명에 의하면, 임펠러의 3차원 형상을 표현하는 자오면 및 날개 전개도 설계 변수를 정립하고, 각각의 설계 변수 들을 제어할 수 있게 됨으로써, 임펠러의 형상을 수치적으로 표현할 수 있게 되고, 그 결과 모델별 데이터베이스화가 가능해지고, 임펠러의 설계를 보다 용이하게 할 수 있음은 물론, 이를 이용하여 원심 및 사류펌프에 대한 제품의 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to establish a meridion plane and a wing development view design variable representing the three-dimensional shape of the impeller, and to control the respective design variables, thereby numerically representing the shape of the impeller. Databases can be made, and the design of the impeller can be made easier, as well as it can be used to improve the reliability and competitiveness of the product for centrifugal and quadruple pumps.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and functions throughout the drawings.

덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, when a part of the specification is said to be 'connected' to another part, it includes not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element in between. do. In addition, the term 'comprising' a certain component means that the component may be further included, without excluding the other component unless specifically stated otherwise.

또한, '모듈'이란 용어는 특정한 기능이나 동작을 처리하는 하나의 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the term 'module' refers to a unit for processing a specific function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software.

본 발명은, 임펠러의 설계를 위한 기본 설계 변수를 설정하고, 상기 설계 변수를 입력하면, 이로부터 임펠러의 자오면 형상 정보를 자동으로 산출하고, 상기 산출된 자오면 형상 정보를 이용하여 임펠러의 날개각 θ값을 산출함으로써 임펠러의 3차원 형상을 표현하는 방법 및 시스템을 제공한다.The present invention sets basic design parameters for the design of the impeller, and when the design variables are inputted, automatically calculates the meridian shape information of the impeller, and uses the calculated meridian shape information to calculate the wing angle θ of the impeller. The present invention provides a method and system for representing a three-dimensional shape of an impeller by calculating a value.

도 2는 본 발명에 따른 임펠러의 설계 방법을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of designing an impeller according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 임펠러의 설계 방법은, 자오면 설계 과정(S10)과, 날개 전개도 설계 과정(S20)과, 임펠러 3차원 형상 생성 과정(S30)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the design method of the impeller according to the present invention includes a meandering surface design process S10, a wing plan view design process S20, and an impeller three-dimensional shape generation process S30.

즉, 자오면 설계 과정(S10)을 통해 임펠러 기본 형상 정보인 자오면 형상 정보를 얻게 되고, 그 다음 날개 전개도 설계 과정(S20)을 통해서 임펠러 날개각 θ값을 얻는다. 그러면 상기 과정(S30)에서 상기의 자오면 형상 정보와 임펠러 날개각 θ값을 조합하여 임펠러의 3차원 형상을 생성한다.That is, the mesosurface shape information, which is the impeller basic shape information, is obtained through the mesosurface design process (S10), and then the impeller wing angle θ value is obtained through the wing development plan design process (S20). Then, in step S30, the meridian shape information and the impeller wing angle θ are combined to generate a three-dimensional shape of the impeller.

이하에서 상기 자오면 설계 과정(S10)과, 날개 전개도 설계 과정(S20)을 첨부한 도 3 내지 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the meridian surface design process S10 and the wing exploded view design process S20 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 8.

앞서 설명한 바와 같이, 자오면 형상은 날개의 입출구 직경 및 허브(hub)와 쉬라우드(shroud)의 형상을 표현하고 있어 임펠러의 설계에 있어서 가장 기본이 되 는 설계 변수이다. As described above, the meridion shape represents the entrance and exit diameter of the wing and the shape of the hub and shroud, which is the most basic design variable in the design of the impeller.

본 발명은, 먼저 단계(S11)에서 이러한 자오면 형상을 제어하기 위한 자오면 설계 변수를 입력받는다. 본 발명에서 자오면 형상 제어를 위한 자오면 설계 변수는 도 3과 같이 정의된다.In the present invention, first, in step S11, the meridion design parameter for controlling the meridion shape is input. In the present invention, the meridional design variable for meridional shape control is defined as shown in FIG. 3.

도 3을 참조하면, 상기 자오면 설계 변수는, 자오면의 기본 틀을 잡기 위하여, 임펠러의 입구부에서 허브 부분의 내경 R1h, 임펠러의 입구부에서 쉬라우드 부분의 내경 R1t, 임펠러 날개 전단의 기울어진 각도 φ1, 임펠러 출구부의 직경 R2, 임펠러 날개후단(trailing edge)에서의 날개폭 B2, 날개 후단의 기울어진 각도 φ2, 및 쉬라우드 입구부와 출부구의 축방향 길이 Ztip를 포함한다. Referring to FIG. 3, the meridional design parameter is an internal diameter R 1h of the hub portion at the inlet of the impeller, an inner diameter R 1t of the shroud portion at the inlet of the impeller, and an inclination of the impeller wing front in order to set the basic frame of the meridional surface. Φ 1 , the diameter R 2 of the impeller outlet, the blade width B 2 at the impeller trailing edge, the inclination angle φ 2 at the trailing edge, and the axial length Z tip of the shroud inlet and outlet. Include.

상기에서 변수 R1h,R1t는 임펠러 입구부분의 면적 및 날개 형상을 나타내는데 기본적인 좌표정보를 알려주고, 변수 φ1는 R1h , R1t 와 관련하여 날개 전단의 면적분포가 임펠러 중심축(Z축)을 기준으로 기울어진 각을 나타내며 입구부분의 면적과 관련되고, R2는 임펠러 전체 크기를 표현하는 변수로써 R2 변수에 의해 임펠러 형상의 크기를 결정할 수 있고, B2, φ2에 의해 출구부의 면적이 결정된다. 이렇게 결정된 면적은 후에 출구 압력 및 속도에 영향을 미친다. 그리고 Z_ tip은 임펠러 축방향 크기를 표현하여 축방향으로 임펠러 형상크기를 결정하기 위한 변수이다.The variables R 1h and R 1t indicate the area and the wing shape of the impeller inlet, and provide basic coordinate information, and the variable φ 1 represents R 1h and R 1t. With regard to identify each the area distribution of the blade front end inclined relative to the impeller central axis (Z-axis) is related to the area of the inlet portion, R 2 is the impeller shape by R 2 variables as a variable representing the full size impeller You can determine the size of B 2 , The area of the exit portion is determined by φ 2 . The area thus determined later influences the outlet pressure and speed. And Z _ tip is a variable for determining shape size of the impeller in the axial direction by representing the impeller axial dimension.

상술한 변수들은 자오면의 기본 좌표값을 결정하기 위한 것으로, 이에 더하 여 허브 부분과 쉬라우드 부분을 입구부에서 출구부까지 연결하기 위한 추가적인 변수가 필요하다. 이를 위해 자오면 설계 변수는, 임펠러의 쉬라우드 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부각 θ1t과 출구부각 θ2t, 임펠러의 허브 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부각 θ1h과, 출구부각 θ2h, 임펠러 출구부 허브와 쉬라우드에서의 직선 부분의 길이 %Lh, %Lt, 출구부의 직선 구간이 끝나는 지점에서 임펠러 입구부까지 베지어 커브를 생성하기 위한 쉬라우드 입구부 조정점 및 출구부 조정점 %CP1t, %CP2t 과, 허브 입구부 조정점 및 출구부 조정점 %CP1h, %CP2h를 더 포함한다.The above-described parameters are used to determine the basic coordinate values of the meridians, and in addition, additional variables are needed to connect the hub part and the shroud part from the inlet part to the outlet part. For this purpose, the design variables are the inlet angle θ 1t and the outlet angle θ 2t where the shroud curve of the impeller forms the horizontal and vertical lines, the inlet angle θ 1h and the outlet angle θ 2h , which the hub curve of the impeller forms the horizontal and vertical lines. the outlet length% L h of the linear portion of the hub and the shroud,% L t, shroud inlet adjustment for Bezier at a point outlet portion straight portion ends to the impeller entrance section generates a curve point and the outlet control points % CP 1t ,% CP 2t , and hub inlet and outlet adjustment points% CP 1h and% CP 2h are further included.

상기 변수에 대하여 간단히 설명하면, 비속도에 따라 임펠러 자오면의 출구부에 직선 길이 구간이 존재하는데, %Lh, %Lt의 변수는 출구부에 존재하는 직선 길이 구간을 나타낸다. 그리고 임펠러 자오면의 입구부와 출구부에서 연결된 곡선은 입구부와 출구부에서 수평선과 수직선을 기준으로 일정한 각을 이루며 곡선을 이루는데, θ1h, θ2h, θ1t, θ2t는 허브와 쉬라우드 각각의 측면에서 입구부와 출구부분의 각을 나타낸다. Briefly describing the above variable, there is a straight length section at the outlet of the impeller meridion surface according to the specific velocity, and the variables of% L h and% L t represent the straight length section at the outlet. The curves connected at the inlet and outlet of the impeller Miao surface form a curved line at the inlet and outlet at a constant angle with respect to the horizontal line and vertical line, where θ 1h , θ 2h , θ 1t , and θ 2t are hubs and shrouds. Each side represents the angle of inlet and outlet.

더하여, 임펠러의 출구부의 직선구간이 끝나는 지점에서 입구부까지 부드러운 곡선 형태로 연결하기 위하여 기존에는 주로 Arc를 조합하는 방식을 사용하였는데, 본 발명에서는 베지어 곡선(Bezier curve)을 사용하고, 상기 베지어 곡선은 생성하고자 하는 곡선을 근사하게 포함하는 다각형의 꼭지점을 이용하여 곡선을 정의 하여 나타내게 된다. 상기 %CP1t, %CP2t, %CP1h, %CP2h는 베지어 커브를 생성하기 위한 조정점에 대한 변수이다.In addition, in order to connect in a smooth curve form from the end point of the straight section of the outlet of the impeller, conventionally, a method of combining Arc was used. In the present invention, a Bezier curve is used, and the Bezier curve is used. In addition, the curve is represented by defining the curve using the vertices of the polygon that includes the curve to be generated. The% CP 1t ,% CP 2t ,% CP 1h and% CP 2h are variables for adjustment points for generating Bezier curves.

본 발명의 상기 단계(S11)에서는 상술한 임펠러의 자오면의 기본 설계 변수 및 추가 설계 변수를 도 4a와 같은 입력창을 통해 입력받을 수 있다.In the step S11 of the present invention, the basic design variable and the additional design variable of the meridian surface of the impeller described above may be input through an input window as shown in FIG. 4A.

그러면 단계(S12)에서, 상기 입력된 설계 변수를 이용하여 임펠러의 자오면 형상 데이터를 산출한다. 상기 자오면 형상 데이터의 산출은, 기본 설계 변수에 의해 자오면의 기본 좌표값을 산출한 후, 추가 설계 변수를 통해 허브 및 쉬라우드에 포함된 직선 구간을 산출하고, 이어 입력부와 출력부를 연결하는 곡선구간을 산출하는 순으로 이루어진다.Then, in step S12, the meridion shape data of the impeller is calculated using the input design variables. The calculation of the meridion shape data may include calculating a basic coordinate value of the meridion plane based on a basic design variable, and then calculating a straight section included in the hub and shroud through additional design variables, and then connecting the input section and the output section. Is calculated in order.

그리고 단계(S13)에서 상기 산출된 임펠러의 자오면 형상 데이터가 저장되거나 화면으로 출력되는데, 이는 도 4b에 나타낸 바와 같은 출력창을 통해 출력될 수 있다. 이 때, 임펠러의 자오면 형상 데이터는, 축방향(z축) 및 반경방향(r축)의 좌표값으로 나타낸다. 상기 산출된 자오면 형상 데이터는 필요에 따라서 다양한 형식, 예를 들어, CAD 형식 및 날개 전개도 입력 형식으로 저장할 수 있다.In operation S13, the calculated meridion shape data of the impeller is stored or output to the screen, which may be output through an output window as shown in FIG. 4B. At this time, the meridian surface data of the impeller is represented by coordinate values in the axial direction (z axis) and the radial direction (r axis). The calculated meridian shape data may be stored in various formats, for example, a CAD format and a wing pattern input format, as necessary.

다음으로, 상기와 같이 산출된 임펠러의 자오면 형상 데이터를 이용하여 날개 전개도의 날개각을 산출하는 날개 전개도 설계 과정(S20)에 대하여 상세히 설명한다.Next, the wing development plan design process S20 for calculating the wing angle of the wing development using the meridian shape data of the impeller calculated as described above will be described in detail.

임펠러의 날개 전개도는 자오면과 전면을 이용하여 나타낼 수 있는데, 도 5 를 참조하면, (a)에 도시된 바와 같이 임펠러의 날개 형상을 나타내는 자오면은, 임펠러의 축 방향 및 반경 방향 (z,r)의 정보로 나타내고, (b)에 도시된 바와 같이, 임펠러의 날개 각도를 나타내는 전면은 반경과 회전 방향 (r,h)로 나타내고, (c)에 나타낸 바와 같이, 임펠러의 자오면과 전면을 수평선과 수직선상에서 전개한 날개 전개도는, 임펠러 날개의 입구각도, 출구 각도 및 날개 길이를 쉽게 표현한 것이다. Wing development of the impeller can be represented by using the meridian surface and the front surface, referring to Figure 5, as shown in (a), the meridian surface showing the wing shape of the impeller, the axial direction and the radial direction (z, r) of the impeller As shown in (b), the front face representing the blade angle of the impeller is represented by the radius and the direction of rotation (r, h), and as shown in (c), the meridians and the front face of the impeller The wing development developed on the vertical line easily represents the inlet angle, the outlet angle, and the blade length of the impeller blade.

따라서 날개 전개도를 이용하여 임펠러의 날개 각도값을 산출할 수 있다.Therefore, the blade angle value of the impeller can be calculated using the blade development.

다시 도 2를 참조하면, 상기 날개 전개도 설계 과정(S20)에서는, 먼저, 단계 (S21)에서 상기 자오면 설계 과정(S10)에서 산출된 임펠러의 자오면 형상 데이터를 입력받는다. 도 7a 및 도 8a는 베지어 곡선 제어 방식 및 고전적 곡선 제어 방식에 따른 날개 전개도 설계시의 자오면 형상 데이터 입력 화면의 예를 도시한 것으로서, 축방향 및 반경 방향의 좌표값(z,r)으로 이루어진 자오면 형상 데이터를 가져온다.Referring back to FIG. 2, in the wing development plan design process S20, first, the meridion shape data of the impeller calculated in the meridion plane design process S10 is received in step S21. 7A and 8A show an example of a meridion shape data input screen for designing a wing pattern according to a Bezier curve control method and a classic curve control method, and include coordinate values (z, r) in the axial direction and the radial direction. When the image is cut, the shape data is imported.

다음으로 단계(S22)에서 나머지 날개 전개도 설계 변수의 값을 입력받는다.Next, in step S22, the values of the remaining wing development design variables are received.

본 발명에 있어서, 임펠러의 날개 전개도 설계 변수는 곡선 제어 방식에 따라서, 베지어 곡선 제어 방식과 고전적 곡선 제어 방식 두 가지로 정의한다. 여기서 베지어 곡선 제어 방식은, 날개의 스윕각이 변수로 포함되기 때문에 날개 길이를 제어할 수 있다는 장점이 있다.In the present invention, the impeller wing design parameters are defined as Bezier curve control method and classical curve control method according to the curve control method. Here, the Bezier curve control method has the advantage that the wing length can be controlled because the sweep angle of the wing is included as a variable.

도 6a는 베지어 커브 제어 방식에 따른 날개 전개도 설계 변수를 나타낸 도면으로서, 도 6a는 참조하면, 임펠러의 날개 전개도 설계 변수는, 자오면 형상 데이터의 자오면 곡선의 총길이 M_total_(h,m,t), 출구부 시작점 TE start point, 임 펠러의 스윕각과 평균된 반경의 곱 r_theta_total, 입구각 beta1_(h,m,t), 출구각 beta2_(h,m,t), 입구 직선부의 길이 %beta_LE_(h,m,t), 출구 직선부의 길이 %beta_TE_(h,m,t), 출구부에서 회전방향으로 기울어진 각 d_theta(m,h), 입구 부분의 조정점 %CP_LE_(h,m,t), 및 출구부분의 조정점 %CP_TE_(h,m,t)를 포함한다. 이 때, 파라미터 h는 임펠러 허브, m은 임펠러 미드, t는 임펠러 쉬라우드임을 특징으로 한다.FIG. 6A is a view showing a wing exploded view design variable according to a Bezier curve control method. Referring to FIG. 6A, the impeller wing exploded view design variable is a total length M_total_ (h, m, t), of the meridion curve of the meridion shape data. Exit start point TE start point, product of sweep angle of impeller and averaged radius r_theta_total, entrance angle beta1_ (h, m, t), exit angle beta2_ (h, m, t), length of entry straight line% beta_LE_ (h, m, t), the length of the exit straight part% beta_TE_ (h, m, t), the angle d_theta (m, h) inclined in the rotational direction at the exit part, the adjustment point% CP_LE_ (h, m, t) of the inlet part, And the adjustment point% CP_TE_ (h, m, t) of the outlet portion. In this case, the parameter h is the impeller hub, m is the impeller mid, t is characterized in that the impeller shroud.

상기 자오면 곡선의 총길이 M_total_(h,m,t)는 날개 전개도의 Y축 값이 되는 것으로서, 자오면의 곡선에 따라 Y축이 달라진다. 상기 변수값은 자오면 설계 과정(S10)에서 산출된 자오면 형상 데이터로부터 나온다.The total length of the meridians curve M_total_ (h, m, t) is the Y-axis value of the wing development, and the Y-axis varies depending on the curve of the meridians. The variable value comes from the meridion shape data calculated in the meridion design process (S10).

보통 날개 전개도는 필요에 따라 출구부 또는 입구부에서 날개각 분포를 나타내기 때문에, 날개전개도를 나타내기 위해서는 날개 전개도의 기준점이 필요하다. 따라서 상기 출구부 시작점 TE start point는 날개 전개도의 기준점으로서 이용된다.Normally, since the wing development shows the wing angle distribution at the exit or inlet as needed, the reference point of the wing development is required to show the wing development. Therefore, the exit start point TE start point is used as a reference point of the wing development.

다음으로, r_theta_total는 날개전개도의 X축 값이 된다. 따라서 임펠러의 스윕각에 따라 날개 전개도의 X축이 달라진다.Next, r_theta_total is the X-axis value of the blade development degree. Therefore, the X axis of the wing development depends on the sweep angle of the impeller.

그리고 입사각과 관련 있는 입구각 beta1_(h,m,t)은 임펠러 작동유량에 영향에 미치며, 출구각 beta2_(h,m,t)은 임펠러 성능을 나타내는 헤드와 효율에 많은 영향을 미친다.Inlet angle beta1_ (h, m, t) related to incidence angle affects the impeller operating flow rate, and outlet angle beta2_ (h, m, t) has a great influence on the head and efficiency which represent the impeller performance.

또한, %beta_LE_(h, m, t), %beta_TE_(h, m, t)의 변수는, 날개전개도에서 입구각과 출구각을 부드럽게 연결할 경우 동일한 각을 유지하는 구간이 존재하지 않는데, 임펠러 설계에 따라 입/출구부분의 각이 동일해야 할 경우가 있기 때문에 필요하다. In addition, the variables of% beta_LE_ (h, m, t) and% beta_TE_ (h, m, t) do not exist in the impeller design when the inlet and outlet angles are smoothly connected. This is necessary because the angles of the inlet / outlet parts may need to be the same.

d_theta(m, h)의 변수는, 비속도의 설계에 따라 임펠러 형상이 달라지며, 특히 사류 펌프에서는 임펠러와 디퓨저가 결합하는 경우에 임펠러의 형상(출구부 변수)에 따라 속도분포가 달라지고 펌프 성능에 영향을 미치기 때문에, 속도분포를 제어하기 위해 필요하다.The variable of d_theta (m, h) changes the impeller shape according to the design of the specific speed. Especially in the four-flow pump, the speed distribution varies according to the shape of the impeller (outlet variable) when the impeller and the diffuser are combined. Because it affects performance, it is necessary to control the speed distribution.

상기 %CP_,LE_(h,m,t), %CP_TE_(h,m,t)의 변수는, 날개전개도의 전개를 임펠러의 입/출구각을 부드럽게 연결하는 방법으로 전개할 경우, 임펠러의 스윕각이 고정변수가 아닌 입/출구각에 의해 결정되는 변수이므로, 상기와 같이 임펠러 스윕각이 설계 변수로 주어질 경우 입/출구각이 부드럽게 연결되지 않을 수 있기 때문에, 스윕각이 정해져 있을 경우 입/출구각을 부드럽게 연결하기 위해 베지어 커브를 조정하기 위해 나타낸다.The variables of% CP_, LE_ (h, m, t) and% CP_TE_ (h, m, t) are sweeps of the impeller when the expansion of the wing development is developed by smoothly connecting the inlet / outlet angles of the impeller. Since the angle is determined by the inlet / outlet angle, not the fixed variable, the inlet / outlet angle may not be smoothly connected when the impeller sweep angle is given as a design variable as described above. Shown to adjust Bezier curves to smoothly connect exit angles.

도 7b는 베지어 곡선 제어 방식에 따른 날개 전개도 설계 변수 입력 화면의 일 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 정의된 변수를 날개 전개도의 형상과 함께 표시하고, 상기 정의된 변수들을 입력할 수 있도록 제시된다. 도 7b에서는, 앞서 정의한 베지어 곡선 제어 방식에 따른 날개 전개도 설계 변수들을 입력하며, 상기 변수에 의해 입구부 시작점 산출이 함께 이루어진다.FIG. 7B illustrates an embodiment of a wing development view design variable input screen according to a Bezier curve control method, and is provided to display the defined variable together with the shape of the wing development view and input the defined variables. In FIG. 7B, wing development design variables according to the Bezier curve control method defined above are input, and the starting point calculation is performed by the parameters.

다음으로 고전적 곡선 제어 방식에서의 설계 변수를 설명하는데, 이때 정의된 설계 변수는 도 6b에 도시된 바와 같다. 고전적 곡선 제어 방식은 임펠러 날개 길이를 입/출구 각도를 부드럽게 연결해주는 곡선으로 정의하기 때문에 임펠러 입/ 출구 각도에 의해서 날개 길이 및 스윕 각도가 정해진다. Next, design variables in the classical curve control scheme will be described, in which the defined design parameters are shown in FIG. 6B. The classical curve control method defines the impeller wing length as a curve that smoothly connects the inlet / outlet angles, so the wing length and sweep angle are determined by the impeller inlet / outlet angles.

따라서 고전적 곡선 제어 방식에서의 날개 전개도 설계 변수는, 스윕각과 관련된 변수 r_theta_total, 출구부 시작점 TE start point, 및 베지어 곡선을 위한 입구부 및 출구부의 조정점 %CP_LE_(h,m,t), %CP_TE_(h,m,t)이 필요없다. Thus, in the classical curve control scheme, the wing spread design variables are the variable r_theta_total related to the sweep angle, the TE start point of the exit point, and the adjustment points of the inlet and outlet points for the Bezier curve% CP_LE_ (h, m, t),% CP_TE_ (h, m, t) is not necessary.

따라서, 고전적 곡선 제어 방식의 경우, 단계(S22)에서는, 도 8b에 도시된 바와 같이, 입구각 beta1_(h,m,t), 출구각 beta2_(h,m,t), 입구 직선부의 길이 %beta_LE_(h,m,t), 출구 직선부의 길이 %beta_TE_(h,m,t), 출구부에서 회전방향으로 기울어진 각 d_theta(m,h)만을 입력한다. Therefore, in the case of the classical curve control method, in step S22, as shown in FIG. 8B, the entrance angle beta1_ (h, m, t), the exit angle beta2_ (h, m, t), and the length% of the inlet straight portion are shown. Enter only beta_LE_ (h, m, t), the length% beta_TE_ (h, m, t) of the exit straight section, and each d_theta (m, h) inclined in the rotational direction from the exit section.

상기와 같이, 날개 전개도 설계 변수가 입력되면, 단계(S23)에서 상기 입력된 변수를 이용하여 날개 전개도의 직선 구간 및 곡선 구간이 산출되고, 자오면 좌표에 따른 날개각(theta 값)이 산출된다. 그리고 단계(S24)에서 도 7c 및 도 7b에서와 같이 산출된 날개각이 출력된다.As described above, when the wing spread design variable is input, a straight section and a curved section of the wing spread view are calculated using the input parameters in step S23, and a wing angle (theta value) according to the coordinates is calculated. In step S24, the wing angle calculated as in FIGS. 7C and 7B is output.

상술한 바에 의하면, 임펠러의 3차원 형상을 표현하는데 필요한 변수인, 자오면 형상 정보 및 날개각 정보가 자동으로 산출될 수 있으며, 이후 단계(S30)에서는 이를 조합하여 임펠러의 3차원 형상을 생성한다.As described above, the meridion shape information and the wing angle information, which are variables necessary for expressing the three-dimensional shape of the impeller, may be automatically calculated, and in step S30, the three-dimensional shape of the impeller may be combined.

다음으로, 도 9는 상술한 방법에 의하여 임펠러 3차원 형상을 생성하는 본 발명에 따른 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 시스템의 구성을 보인 블록도이다.Next, Figure 9 is a block diagram showing the configuration of the design system of the impeller for centrifugal and quadrilateral pump according to the present invention for generating the impeller three-dimensional shape by the above-described method.

도 9를 참조하면, 본 발명의 임펠러 설계 시스템은, 임펠러 설계를 위한 명령어와 임펠러의 자오면 설계 변수 및 날개 전개도 설계 변수의 값을 입력하기 위한 입력 부(91)와, 상기 입력부(91)를 통해 자오면 설계 변수 및 날개전개도 설계 변수를 입력받고, 상기 자오면 설계 변수를 이용하여 임펠러의 자오면 형상 데이터를 산출하고 상기 자오면 형상 데이터 및 상기 날개 전개도 설계 변수를 이용하여 날개각을 산출한 후 상기 자오면 형상 데이터 및 날개각을 조합하여 임펠러의 3차원 형상을 생성하는 제어부(92)와, 상기 제어부(92)에서 산출된 자오면 형상 데이터, 날개각 정보 및 임펠러의 3차원 형상 데이터를 저장하는 저장부(93)와, 상기 제어부(92)의 제어에 따라서 임펠러의 자오면 설계 변수 및 날개 전개도 설계 변수와, 산출된 임펠러의 자오면 형상 데이터와 날개각과 3차원 형상을 출력하는 출력부(94)를 포함한다.Referring to FIG. 9, the impeller design system of the present invention includes an input unit 91 for inputting an instruction for an impeller design, a meridion surface design variable of the impeller, and a value of a wing exploded view design variable, and through the input unit 91. Meridian surface design variables and wing development chart design variables are inputted, meridian surface shape data of an impeller is calculated using the meridian surface design variables, and wing angles are calculated using the meridian surface shape data and the wing development plan design variables, and then the meridian surface shape data. And a control unit 92 for combining a wing angle to generate a three-dimensional shape of the impeller, and a storage unit 93 for storing the meridian surface data, wing angle information, and three-dimensional shape data of the impeller calculated by the control unit 92. And the meridion surface design variable and the blade development pattern design variable of the impeller under the control of the controller 92, and the calculated meridion surface shape of the impeller. And an output unit 94 for outputting data, wing angles, and three-dimensional shapes.

상기에서 입력부(91)는 일반적으로 이용되는 입력 수단들, 예를 들어, 키보드, 마우스 등을 나타내며, 출력부(94)는 디스플레이 장치를 나타내는 것으로서, 이는 동일한 기능을 수행할 수 있는 다른 장치들로 대체할 수 있으며, 이러한 입력 장치 및 출력 장치에 대해서는 일반적으로 알려져 있으므로 상세한 설명을 생략한다.In the above, the input unit 91 represents commonly used input means, for example, a keyboard, a mouse, and the like, and the output unit 94 represents a display device, which is another device capable of performing the same function. The input and output devices are generally known and thus will not be described in detail.

본 발명에 따른 시스템에 있어서 가장 중요한 구성 요소인, 제어부(92)는, 더 구체적으로, 자오면 설계 변수 입력 모듈(921)과, 자오면 형상 데이터 산출 모듈(922)과, 날개 전개도 설계 변수 입력 모듈(923)과, 날개각 산출 모듈(924)과, 임펠러 형상 모듈(925)을 포함하여 이루어진다.The control unit 92, which is the most important component in the system according to the present invention, is more specifically, a meridian design variable input module 921, a meridian shape data calculation module 922, and a wing development diagram design variable input module ( 923, a wing angle calculation module 924, and an impeller-shaped module 925.

상기 자오면 설계 변수 입력 모듈(921)은, 앞서 설명한 임펠러의 자오면 설계 변수를 입력받기 위한 것으로서, 도 4a에 같이 자오면 설계 변수를 입력할 수 있는 입력창을 출력부(94)를 통해 사용자에게 제공하여 각 변수 값을 입력받는다.The Meridian design variable input module 921 is for receiving input of the Meridian design variable of the impeller described above, and provides an input window through which the user can input the design variables when the Meridian is shown in FIG. 4A through the output unit 94. Get the value of each variable.

상기 자오면 형상 데이터 산출 모듈(922)은, 상기 자오면 설계 변수 입력 모듈(921)에서 입력받은 자오면 설계 변수를 가지고 임펠러의 자오면 형상 데이터, 즉, 자오면의 허브곡선과 쉬라우드 곡선에 대한 좌표값(z,r)을 산출하고 이를 저장부(93)에 저장한다. 또한 도 4b와 같은 결과 창을 출력하여, 사용자에게 산출 결과를 알려준다.The meridion shape data calculation module 922 has a meridion design variable received from the meridion design variable input module 921 and the meridion shape data of the impeller, that is, coordinate values for the hub curve and the shroud curve of the meridion. , r) is calculated and stored in the storage unit 93. In addition, a result window as shown in FIG. 4B is output to inform the calculation result to the user.

상기 날개 전개도 설계 변수 입력 모듈(923)은, 날개각을 산출하는데 필요한 임펠러의 자오면 형상 데이터를 상기 저장부(94)로부터 가져오고, 이어서 도 7b 및 도 8b와 같은 입력창을 제공하여, 사용자로부터 임펠러의 날개 전개도 설계 변수를 입력받는다.The vane design variable input module 923 imports the meridian surface data of the impeller necessary to calculate the vane angle from the storage unit 94, and then provides an input window as shown in FIGS. Wing pattern of impeller wing is inputted.

상기 날개각 산출 모듈(924)은, 상기 날개 전개도 설계 변수 입력 모듈(923)에서 입력된 변수들을 이용하여 자오면 각 포인트의 날개각을 산출하고, 도 7c 및 도 8c와 같은 결과창을 출력부(94)을 통해 제공하여, 사용자에게 산출 결과를 알려준다. The wing angle calculation module 924 calculates a wing angle of each point when it is turned on using the variables inputted from the wing design view input module 923, and outputs a result window as shown in FIGS. 7C and 8C. 94) to inform the user of the result of the calculation.

상기 임펠러 형상 생성 모듈(925)은, 상기 자오면 형상 데이터 산출 모듈(922) 및 날개각 산출 모듈(924)에서 산출된 자오면 형상 데이터와 날개각을 이용하여 임펠러의 3차원 형상을 생성하고, 이를 출력부(94)를 통해 출력시킨다.The impeller shape generation module 925 generates a three-dimensional shape of the impeller using the meridion shape data and the wing angles calculated by the meridion shape data calculation module 922 and the wing angle calculation module 924 and outputs the same. Output through the unit 94.

상술한 각 모듈의 동작은 임펠러 형상 설계 방법에 기반하여 이루어지는 것으로서, 상술한 도 2 내지 도 8을 참조한 설명으로부터 더 쉽게 이해될 것이다.The operation of each module described above is based on the impeller shape design method, which will be more readily understood from the description with reference to FIGS. 2 to 8.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art.

본 발명에 의한 임펠러 설계 방법 및 시스템을 이용함으로써, 임펠러의 설계 작업이 용이해지며, 임펠러의 형상을 수치적으로 표현함으로써 모델별로 데이터베이스를 구축하는 것이 용이해지고, 안정적이고 효율적인 원심 및 사류 펄프의 설계가 가능해진다.By using the impeller design method and system according to the present invention, the design of the impeller becomes easy, and the numerical representation of the shape of the impeller facilitates the construction of a database for each model, and the design of stable and efficient centrifugal and cross-flow pulp. Becomes possible.

도 1은 임펠러의 3차원 형상을 도출하는 과정을 설명하는 도면이고, 1 is a view for explaining the process of deriving the three-dimensional shape of the impeller,

도 2는 본 발명에 따른 임펠러 설계 방법을 나타낸 흐름도이고,2 is a flow chart showing an impeller design method according to the present invention,

도 3은 본 발명에 의해 정의된 자오면 설계 변수를 나타낸 도면이고,3 is a view showing the meridional design parameters defined by the present invention,

도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 자오면 설계 과정을 나타낸 예시도이고,4a to 4b is an exemplary view showing a meridian surface design process according to the present invention,

도 5는 임펠러의 날개 전개도를 나타낸 도면이고,5 is a view showing a wing development of the impeller,

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따라 정의된 날개 전개도 설계 변수를 나타낸 도면이고,6A and 6B are diagrams showing wing exploded view design parameters defined in accordance with the present invention;

도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 있어서, 베지어 곡선 제어 방식에 따른 날개 전개도 설계 과정을 나타낸 예시도이고,7A to 7C are exemplary views illustrating a process of designing a wing pattern according to a Bezier curve control method according to the present invention.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 있어서, 고전적 곡선 제어 방식에 따른 날개 전개도 설계 과정을 나타낸 예시도이고,8A to 8C are exemplary views illustrating a process of designing a wing pattern according to a classical curve control method according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 임펠러의 설계 시스템을 도시한 블럭 구성도이다. Figure 9 is a block diagram showing a design system of the impeller according to the present invention.

Claims (9)

임펠러의 자오면 형상 제어를 위해 설정된 임펠러의 자오면 설계 변수를 입력받아, 임펠러의 자오면 형상 데이터를 산출하는 자오면 형상 설계 과정;A meridion shape design process of receiving a meridion design variable of the impeller set for meridion shape control of the impeller and calculating meridion shape data of the impeller; 상기 자오면 형상 설계 과정에서 산출된 자오면 형상 데이터 및 임펠러의 날개 전개도 제어를 위한 설정된 임펠러의 날개 전개도 설계 변수를 입력받아, 날개 전개도를 구성하여 날개각을 산출하는 날개 전개도 설계 과정; 및A wingspan design process for calculating wing angles by inputting wingspan design data of the set impeller for controlling the wingspan shape data calculated in the mesothelial shape design process and the wingspan of the impeller; And 상기 산출된 자오면 형상 데이터 및 날개각 정보를 조합하여 임펠러의 3차원 형상을 생성하여 출력하는 임펠러 형상 생성 과정을 포함하는 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 방법.The method of designing an impeller for centrifugal and circumferential pump, comprising an impeller shape generation process of generating and outputting a three-dimensional shape of an impeller by combining the calculated meridian surface data and wing angle information. 제1항에 있어서, 상기 자오면 설계 변수는The method of claim 1, wherein the Meridian design variable is 임펠러의 입구부에서 허브 부분의 내경 R1h, Inner diameter R 1h of the hub part at the inlet of the impeller, 임펠러의 입구부에서 쉬라우드 부분의 내경 R1t, Inner diameter of the shroud at the inlet of the impeller R 1t , 임펠러 날개 전단의 기울어진 각도 φ1, Inclination angle φ 1 of the impeller blade shear, 임펠러 출구부의 직경 R2, Diameter R 2 of the impeller outlet; 임펠러 날개후단(trailing edge)에서의 날개폭 B2, Wing width B 2 at impeller trailing edge 날개 후단의 기울어진 각도 φ2, Inclination angle φ 2 at the rear end of the wing, 쉬라우드 입구부와 출구부의 축방향 길이 Ztip,Axial length Z tip of shroud inlet and outlet 임펠러의 쉬라우드 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부각 θ1t과 출구부각 θ2t, The inlet angle θ 1t and the outlet angle θ 2t , which the shroud curve of the impeller forms with the horizontal and vertical lines, 임펠러의 허브 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부각 θ1h과, 출구부각 θ2h, The inlet angle θ 1h and the outlet angle θ 2h , 임펠러 출구부 허브와 쉬라우드에서의 직선 부분의 길이 %Lh, %Lt, 및The lengths of the straight parts in the impeller outlet hub and shroud% L h ,% L t , and 출구부의 직선 구간이 끝나는 지점에서 임펠러 입구부까지 베지어 커브를 생성하기 위한 쉬라우드 입구부 조정점 및 출구부 조정점 %CP1t, %CP2t 과, 허브 입구부 조정점 및 출구부 조정점 %CP1h, %CP2h를 포함하되, Shroud inlet and outlet adjustment points% CP 1t ,% CP 2t , and hub inlet and outlet adjustment points% to create a Bezier curve from the end of the straight section of the outlet to the impeller inlet. Including CP 1h and% CP 2h , 상기 허브는 상기 임펠러의 외형길이에 해당하는 자오면 중 내부 곡선을 나타내고,The hub represents an inner curve of the meridians corresponding to the outer length of the impeller, 상기 쉬라우드는 상기 임펠러의 외형길이에 해당하는 자오면 중 외부 곡선을 나타내는 것을 특징으로 하는 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 방법.The shroud design method of the impeller for centrifugal and four-fluid pump, characterized in that the outer curve of the meridians corresponding to the outer length of the impeller. 제1항에 있어서, 상기 날개 전개도 설계 변수는,The method of claim 1, wherein the blade development design variable, 자오면 곡선의 총길이 M_total_(h,m,t), The total length of the curve M_total_ (h, m, t), 상기 임펠러의 상부에 해당하는 출구부 시작점 TE start point, TE start point of the outlet starting point corresponding to the upper portion of the impeller, 임펠러의 스윕각과 평균된 반경의 곱 r_theta_total, The product of the impeller sweep angle and the averaged radius r_theta_total, 상기 임펠러의 하부에 해당하는 부분인 입구부의 입구각 beta1b_(h,m,t), Inlet angle beta1b_ (h, m, t), which is a part corresponding to the lower part of the impeller, 상기 임펠러의 상부에 해당하는 부분인 출구부의 출구각 beta2b_(h,m,t), Outlet angle beta2b_ (h, m, t), which is a part corresponding to the upper part of the impeller, 상기 임펠러의 하부에 해당하는 입구부 중 입구각을 선형상태로 유지하는 입구 직선부의 길이 %beta_LE_(h,m,t), Length% beta_LE_ (h, m, t) of the inlet linear part for maintaining the inlet angle in a linear state among the inlet parts corresponding to the lower part of the impeller, 상기 임펠러의 상부에 해당하는 출구부 중 출구각을 선형상태로 유지하는 출구 직선부의 길이 %beta_TE_(h,m,t), Length% beta_TE_ (h, m, t) of the straight line of the outlet to maintain the outlet angle in a linear state of the outlet corresponding to the upper part of the impeller, 상기 임펠러의 상부에 해당하는 출구부에서 회전방향으로 기울어진 각 d_theta(m,h), Each d_theta (m, h) inclined in a rotational direction at an outlet corresponding to an upper portion of the impeller, 상기 임펠러의 하부에 해당하는 입구 직선부의 연장선 부분인 입구 부분의 조정점 %CP_LE_(h,m,t), 및 An adjustment point% CP_LE_ (h, m, t) of the inlet portion, which is an extension line portion of the inlet straight portion corresponding to the lower part of the impeller, and 상기 임펠러의 상부에 해당하는 출구 직선부의 연장선 부분인 출구부분의 조정점 %CP_TE_(h,m,t)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 방법.And a control point% CP_TE_ (h, m, t) of the outlet portion, which is an extension line portion of the outlet straight portion corresponding to the upper portion of the impeller. 제1항에 있어서, 상기 날개 전개도 설계 변수는,The method of claim 1, wherein the blade development design variable, 자오면 곡선의 총길이 M_total_(h,m,t), The total length of the curve M_total_ (h, m, t), 상기 임펠러의 하부에 해당하는 부분인 입구부의 각도인 입구각 beta1_(h,m,t), Inlet angle beta1_ (h, m, t), which is an angle of the inlet part corresponding to the lower part of the impeller, 상기 임펠러의 상부에 해당하는 부분인 출구부의 각도인 출구각 beta2_(h,m,t), An exit angle beta2_ (h, m, t), which is an angle of an exit portion corresponding to an upper portion of the impeller, 상기 임펠러의 하부에 해당하는 입구부 중 입구각을 선형상태로 유지하는 직선부인 입구 직선부의 길이 %beta_LE_(h,m,t), Length of inlet straight portion% beta_LE_ (h, m, t), which is a straight portion that maintains the inlet angle in a linear state among the inlets corresponding to the lower part of the impeller, 상기 임펠러의 상부에 해당하는 출구부 중 출구각을 선형상태로 유지하는 직선부인 출구 직선부의 길이 %beta_TE_(h,m,t), 및Length% beta_TE_ (h, m, t) of the exit straight part which is a straight part which maintains an exit angle in a linear state among the exit parts corresponding to the upper part of the impeller, and 상기 임펠러의 상부에 해당하는 부분인 출구부에서 회전방향으로 기울어진 각 d_theta(m,h)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 방법.Design method of the impeller for centrifugal and four-flow pump, characterized in that it comprises each d_theta (m, h) inclined in the rotational direction at the outlet portion which is a portion corresponding to the upper portion of the impeller. 임펠러의 날개 생성 프로그램(ANSYS bladeGEN) 중 임펠러 설계를 위한 명령어와 자오면 설계 변수 및 날개 전개도 설계 변수의 값을 입력하기 위한 입력부;An input unit for inputting a command for an impeller design, a meandering surface design variable, and a wingspan design variable in an impeller wing generation program (ANSYS bladeGEN); 상기 입력부를 통해 자오면 설계 변수 및 날개전개도 설계 변수를 입력받아, 상기 자오면 설계 변수를 이용하여 자오면 형상 데이터를 산출하고 상기 자오면 형상 데이터 및 상기 날개 전개도 설계 변수를 이용하여 날개각을 산출한 후 상기 자오면 형상 데이터 및 날개각을 통해 임펠러의 3차원 형상을 생성하는 제어부;The meridion surface design variable and the wingspan design variable are inputted through the input unit, the meridion shape data is calculated using the meridion surface design variable, and the wing angle is calculated using the meridion shape data and the wing development plan design variable. A controller for generating a three-dimensional shape of the impeller through the shape data and the wing angle; 상기 제어부에서 산출된 자오면 형상 데이터, 날개각 정보 및 임펠러의 3차원 형상 데이터를 저장하는 저장부; 및A storage unit for storing meridian surface data, wing angle information, and three-dimensional shape data of the impeller calculated by the controller; And 상기 제어부의 제어에 따라서 자오면 설계 변수, 날개 전개도 입력 화면, 및 산출된 결과를 출력하는 출력부를 포함하는 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 시스템.Design system of the impeller for centrifugal and four-flow pump including the output variable for outputting the design variable, the blade development view input screen, and the calculated result under the control of the controller. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,The method of claim 5, wherein the control unit, 자오면 형상 제어를 위해 설정된 자오면 설계 변수를 입력받는 자오면 설계 변수 입력 모듈;A Zao-Yang design variable input module for receiving the Zhao-O design parameters set for the control of the shape 상기 입력된 자오면 설계 변수를 이용하여 자오면 형상 데이터를 산출하는 자오면 형상 데이터 산출 모듈;A meridian shape data calculation module configured to calculate meridian shape data using the input meridian design variable; 날개 전개도 제어를 위한 상기 자오면 형상 데이터 및 날개 전개도 설계 변 수를 입력받는 날개 전개도 설계 변수 입력 모듈;A wingspan design variable input module configured to receive the meridian shape data and wingspan design variables for wing spread control; 상기 자오면 형상 데이터 및 날개 전개도 설계 변수를 이용하여 날개 전개도를 구성하고 이로부터 날개각을 산출하는 날개각 산출 모듈; 및A wing angle calculation module for constructing a wing spread view using the meridional surface shape data and wing spread design variables and calculating wing angles therefrom; And 상기 산출된 자오면 형상 데이터 및 날개각을 조합하여 임펠러의 3차원 형상을 생성하는 임펠러 형상 생성 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 및 사류펌프용 임펠러 설계 시스템.Impeller design system for a centrifugal and four-fluid pump comprising an impeller shape generation module for generating a three-dimensional shape of the impeller by combining the calculated meridian surface data and the wing angle. 제5항에 있어서, 상기 자오면 설계 변수는The method of claim 5, wherein the Meridian design variable is 임펠러의 입구부에서 허브 부분의 내경 R1h, Inner diameter R 1h of the hub part at the inlet of the impeller, 임펠러의 입구부에서 쉬라우드 부분의 내경 R1t, Inner diameter of the shroud at the inlet of the impeller R 1t , 임펠러 날개 전단의 기울어진 각도 φ1, Inclination angle φ 1 of the impeller blade shear, 임펠러 출구부의 직경 R2, Diameter R 2 of the impeller outlet; 임펠러 날개후단(trailing edge)에서의 날개폭 B2, Wing width B 2 at impeller trailing edge 날개 후단의 기울어진 각도 φ2, Inclination angle φ 2 at the rear end of the wing, 쉬라우드 입구부와 출구부의 축방향 길이 Ztip,Axial length Z tip of shroud inlet and outlet 임펠러의 쉬라우드 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부각 θ1t과 출구부각 θ2t, The inlet angle θ 1t and the outlet angle θ 2t , which the shroud curve of the impeller forms with the horizontal and vertical lines, 임펠러의 허브 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부각 θ1h과, 출구부각 θ2h, The inlet angle θ 1h and the outlet angle θ 2h , 임펠러 출구부 허브와 쉬라우드에서의 직선 부분의 길이 %Lh, %Lt, 및The lengths of the straight parts in the impeller outlet hub and shroud% L h ,% L t , and 출구부의 직선 구간이 끝나는 지점에서 임펠러 입구부까지 베지어 커브를 생성하기 위한 쉬라우드 입구부 조정점 및 출구부 조정점 %CP1t, %CP2t 과, 허브 입구부 조정점 및 출구부 조정점 %CP1h, %CP2h를 포함하되, Shroud inlet and outlet adjustment points% CP 1t ,% CP 2t , and hub inlet and outlet adjustment points% to create a Bezier curve from the end of the straight section of the outlet to the impeller inlet. Including CP 1h and% CP 2h , 상기 허브는 상기 임펠러의 외형길이에 해당하는 자오면 중 내부 곡선을 나타내고, The hub represents an inner curve of the meridians corresponding to the outer length of the impeller, 상기 쉬라우드는 상기 임펠러의 외형길이에 해당하는 자오면 중 외부 곡선을 나타내는 것을 특징으로 하는 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 시스템.The shroud design system of the impeller for centrifugal and four-fluid pump, characterized in that the outer curve of the meridians corresponding to the outer length of the impeller. 제5항에 있어서, 상기 날개 전개도 설계 변수는,The method of claim 5, wherein the blade development design variable, 자오면 곡선의 총길이 M_total_(h,m,t), The total length of the curve M_total_ (h, m, t), 상기 임펠러의 상부에 해당하는 출구부 시작점 TE start point, TE start point of the outlet starting point corresponding to the upper portion of the impeller, 임펠러의 스윕각과 평균된 반경의 곱 r_theta_total, The product of the impeller sweep angle and the averaged radius r_theta_total, 상기 임펠러의 하부에 해당하는 부분인 입구부의 입구각 beta1b_(h,m,t), Inlet angle beta1b_ (h, m, t), which is a part corresponding to the lower part of the impeller, 상기 임펠러의 상부에 해당하는 부분인 출구부의 출구각 beta2b_(h,m,t), Outlet angle beta2b_ (h, m, t), which is a part corresponding to the upper part of the impeller, 상기 임펠러의 하부에 해당하는 입구부 중 입구각을 선형상태로 유지하는 입구 직선부의 길이 %beta_LE_(h,m,t), Length% beta_LE_ (h, m, t) of the inlet linear part for maintaining the inlet angle in a linear state among the inlet parts corresponding to the lower part of the impeller, 상기 임펠러의 상부에 해당하는 출구부 중 출구각을 선형상태로 유지하는 출구 직선부의 길이 %beta_TE_(h,m,t), Length% beta_TE_ (h, m, t) of the straight line of the outlet to maintain the outlet angle in a linear state of the outlet corresponding to the upper part of the impeller, 상기 임펠러의 상부에 해당하는 출구부에서 회전방향으로 기울어진 각 d_theta(m,h), Each d_theta (m, h) inclined in a rotational direction at an outlet corresponding to an upper portion of the impeller, 상기 임펠러의 하부에 해당하는 입구 직선부의 연장선 부분인 입구 부분의 조정점 %CP_LE_(h,m,t), 및 An adjustment point% CP_LE_ (h, m, t) of the inlet portion, which is an extension line portion of the inlet straight portion corresponding to the lower part of the impeller, and 상기 임펠러의 상부에 해당하는 출구 직선부의 연장선 부분인 출구부분의 조정점 %CP_TE_(h,m,t)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 시스템.And a control point% CP_TE_ (h, m, t) of the outlet portion, which is an extension line portion of the outlet straight portion corresponding to the upper portion of the impeller. 제5항에 있어서, 상기 날개 전개도 설계 변수는,The method of claim 5, wherein the blade development design variable, 자오면 곡선의 총길이 M_total_(h,m,t), The total length of the curve M_total_ (h, m, t), 상기 임펠러의 하부에 해당하는 부분인 입구부의 각도인 입구각 beta1_(h,m,t), Inlet angle beta1_ (h, m, t), which is an angle of the inlet part corresponding to the lower part of the impeller, 상기 임펠러의 상부에 해당하는 부분인 출구부의 각도인 출구각 beta2_(h,m,t), An exit angle beta2_ (h, m, t), which is an angle of an exit portion corresponding to an upper portion of the impeller, 상기 임펠러의 하부에 해당하는 입구부 중 입구각을 선형상태로 유지하는 직선부인 입구 직선부의 길이 %beta_LE_(h,m,t), Length of inlet straight portion% beta_LE_ (h, m, t), which is a straight portion that maintains the inlet angle in a linear state among the inlets corresponding to the lower part of the impeller, 상기 임펠러의 상부에 해당하는 출구부 중 출구각을 선형상태로 유지하는 직선부인 출구 직선부의 길이 %beta_TE_(h,m,t), 및Length% beta_TE_ (h, m, t) of the exit straight part which is a straight part which maintains an exit angle in a linear state among the exit parts corresponding to the upper part of the impeller, and 상기 임펠러의 상부에 해당하는 부분인 출구부에서 회전방향으로 기울어진 각 d_theta(m,h)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 시스템.Design system of the impeller for centrifugal and four-flow pump, characterized in that it comprises each d_theta (m, h) inclined in the rotational direction at the outlet portion which is a portion corresponding to the upper portion of the impeller.
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