KR101679186B1 - 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법, 이에 의하여 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러 및 원심 및 사류 펌프 - Google Patents

원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법, 이에 의하여 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러 및 원심 및 사류 펌프 Download PDF

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Abstract

원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법은 중심부에 모터의 구동축이 결합되어 상기 모터의 회전력을 전달받고, 상기 구동축의 직경변화에 따라 허브 및 쉬라우드를 포함하는 날개 형상 및 각도가 변하는 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계하기 위해서 임펠러의 설계 사양 결정 단계; 임펠러의 비속도 결정 단계; 임펠러의 3차원 형상을 생성하기 위해 날개 형상을 표현하는 자오면 설계 단계 및 임펠러의 날개 각도를 표현하는 날개각 설계 단계를 포함하는 임펠러의 설계 변수 결정 단계; 임펠러의 효율인 설계 목적값에 영향을 미치는 주요 설계 변수 결정 단계 및 반응표면기법에 의해 설계 목적 값을 최적화할 수 있는 최적의 설계 변수의 조건을 파악하는 단계를 포함하는 임펠러의 최적 형상 도출단계 및 임펠러의 최적 형상과 원하는 성능의 기준 임펠러를 비교하여 동일한 비속도에서 모터의 구동축의 직경변화에 따른 설계 변수의 경향성을 함수화하는 단계를 포함한다.

Description

원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법, 이에 의하여 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러 및 원심 및 사류 펌프{Optimal design method of impeller for centrifugal and mixed flow pump, impeller of centrifugal and mixed flow pump and centrifugal and mixed flow pump by the method}
본 발명은 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법, 이에 의하여 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러 및 원심 및 사류 펌프에 관한 것이다.
원심 및 사류 펌프는 외부로부터 동력을 받아 회전하는 임펠러(Impeller)에 의해 발생하는 원심력을 이용하여 유체의 펌프 작용, 즉 유체의 수송작용을 하거나 압력을 발생시키는 유체 기계를 말한다.
펌프는 일반 가정 및 산업에서의 유체 이송, 각종 플랜트 산업(화학, 원자력, 발전소 및 해양 플랜트 등)에 이용되고 있다. 이때 요구되는 사항에 따라 다양한 펌프가 있다.
일반적으로 임펠러는 터보형 펌프, 송풍기 또는 압축기 등의 주요 구성품으로서, 원주상에 같은 간격으로 배치된 수개 내지 수십개의 날개와 이 날개의 일측면을 커버하며 일체로 부착되는 원판으로 구성되어 있다.
공기, 물, 기름 등의 유체는 원동기에 의해서 고속으로 회전하는 임펠러의 날개 깃 사이를 흘러 지나갈 때에 날개 깃으로부터 에너지가 주어지는 바, 이러한 기능을 하는 임펠러는 원심형, 사류형, 축류형으로 구분되고 있다.
원심형 임펠러는 유체를 주로 회전축에 수직으로, 즉 원의 중심에서 바깥둘레의 방향으로 흐르게 하고, 축류형 임펠러는 유체를 주로 회전축의 방향으로 흐르게 한다. 사류형은 원심형과 축류형의 중간형으로 임펠러의 회전축 방향으로 흘러간 유체가 회전축에 경사진 방향으로 흐르게 한다.
종래의 원심 및 사류 펌프의 임펠러의 중심에는 모터의 회전축이 장착되고 원심형 및 사류형 펌프의 사양, 모터의 회전축의 직경에 의해 임펠러의 축 직경이 달라질 수 있다. 이때 임펠러의 축 직경이 변화하면 임펠러의 형상도 변화되어야 하는데 이때 임펠러의 성능을 만족하는 임펠러의 형상을 매번 설계해야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 임펠러와 결합된 모터의 구동축의 직경 변화에 따라 임펠러의 성능을 최적화 할 수 있는 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 중심부에 모터의 구동축이 결합되어 상기 모터의 회전력을 전달받고, 상기 구동축의 직경변화에 따라 허브 및 쉬라우드를 포함하는 날개 형상 및 각도가 변하는 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계하기 위해서, 상기 임펠러의 설계 사양인 유량, 양정 및 회전수를 결정하는 단계; 상기 임펠러의 비속도는 상기 유량, 상기 양정 및 상기 회전수에 의해 결정 하는 단계; 상기 임펠러의 3차원 형상을 생성하기 위해 날개 형상을 표현하는 자오면 설계 단계 및 상기 임펠러의 날개 각도를 표현하는 날개각 설계 단계를 포함하는 상기 임펠러의 설계 변수 결정 단계; 상기 임펠러의 효율인 설계 목적값에 영향을 미치는 주요 설계 변수 결정 단계 및 반응표면기법에 의해 상기 설계 목적 값을 최적화할 수 있는 최적의 설계 변수의 조건을 파악하는 단계를 포함하는 상기 임펠러의 최적 형상 도출단계 및 상기 임펠러의 최적 형상과 미리 설정된 기준 임펠러를 비교하여 상기 모터의 구동축의 직경변화에 따른 상기 설계 변수의 경향성을 함수화하는 단계를 포함하되, 상기 임펠러의 최적 형상은 상기 기준 임펠러와 비교하면 비속도, 상기 임펠러의 입구부 면적 및 상기 임펠러 날개 전단의 기울어진 각도(φ1)는 동일하고, 상기 임펠러의 입구부 허브의 시작점(S1_h)은 반경 방향으로 동일한 축(C2)상에 위치하며, 상기 입구부에서 허브 부분의 내경(R1_h) 및 상기 입구부에서 쉬라우드 부분의 내경(R1_s)은 증가하는 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법을 제공한다.
이때, 상기 비속도는 150 내지 1200 Ns이내일 수 있다.
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이때, 상기 자오면 설계 단계에서는 자오면 설계 변수는 상기 임펠러의 입구부에서 허브 부분의 내경(R1_h), 상기 임펠러의 입구부에서 쉬라우드 부분의 내경(R1_s), 상기 임펠러 날개 전단의 기울어진 각도(φ1), 상기 임펠러 출구부의 직경(R2), 상기 임펠러 날개 후단(trailing edge)에서의 날개폭(b2), 날개 후단의 기울어진 각도(φ2) 및 쉬라우드 입구부와 출부구의 축 방향 길이(Ztip)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 자오면 설계 변수는 상기 임펠러의 쉬라우드 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부 각과 출구부 각(θ1_s, θ2_s), 상기 임펠러의 허브 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부 각과 출구부 각(θ1_h, θ2_h) 상기 임펠러 출구부 허브와 쉬라우드에서의 직선 부분의 길이(%L_h, %L_s), 출구부의 직선 구간이 끝나는 지점에서 상기 임펠러 입구부까지 베지어 커브를 생성하기 위한 쉬라우드 입구부 조정점 및 출구부 조정점(%CP1_s, %CP2_s) 및 허브 입구부 조정점 및 출구부 조정점(%CP1_h, %CP2_h)을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 날개각 설계 단계는 자오면 곡선의 총길이 M_total_(h,m,s), 출구부 시작점 TE start point, 임펠러의 스윕각과 평균된 반경의 곱 r_theta_total, 입구각 beta1_(h,m,s), 출구각 beta2_(h,m,s), 입구 직선부의 길이 %beta_LE_(h,m,s), 출구 직선부의 길이 %beta_TE_(h,m,s), 출구부에서 회전방향으로 기울어진 각 d_theta(m,h), 입구 부분의 조정점 %CP_LE_(h,m,s) 및 출구부분의 조정점 %CP_TE_(h,m,s)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 설계 목적 값에 영향을 미치는 주요 설계 변수 결정 단계에서 상기 주요 설계 변수는 상기 설계 목적 값에 영향을 미치고, 허브 부분의 내경(R1_h)의 변화에 따라 변화될 수 있는 상기 임펠러의 허브 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부 각(θ1_h), 상기 허브의 입사각(i_beta1_h) 및 상기 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s)일 수 있다.
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이때, 상기 주요 설계 변수를 제외한 나머지 설계 변수들은 2k 요인실험법(factorial designs) 및 반응표면기법(response surface method)을 통해서 나온 결과값 중에서 최적화 된 값으로 고정시킬 수 있다.
이때, 상기 상기 임펠러의 최적 형상은 상기 기준 임펠러와 비교하면 상기 입구부에서 허브 부분의 내경(R1_h)은 상기 임펠러 출구부의 직경(R2)의 0 %보다 크고 30 %보다 작은 값만큼 증가시키고, 상기 입구부에서 쉬라우드 부분의 내경(R1_s)은 상기 임펠러의 쉬라우드 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부 각(θ1_s)을 동일하게 고정한 상태로 증가시킬 수 있다.
이때, 상기 임펠러의 최적 형상과 미리 설정된 기준 모델 임펠러를 비교하여 상기 설계 변수의 경향성을 함수화하는 단계에서 상기 미리 설정된 기준 모델 임펠러는 2k 요인실험법(factorial designs) 및 상기 반응표면기법(response surface method)을 통해서 나온 결과값 중에서 최적화 된 값으로 선정할 수 있다.
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이때, 상기 임펠러의 최적 형상과 미리 설정된 기준 모델 임펠러를 비교하여 상기 설계 변수의 경향성을 함수화하는 단계는 상기 함수화의 타당성을 검증하는 단계를 더 포함하되, 상기 함수화의 타당성을 검증하는 단계에서는 수치 해석 및 성능 시험을 수행하여 헤드 및 효율을 비교할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 전술한 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법에 의하여 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면 전술한 원심 및 사류 펌프 임펠러, 상기 임펠러가 내부에 설치되고, 상기 임펠러의 전방으로 유체가 흡입되도록 형성된 흡입구 및 상기 임펠러의 외주부로 상기 흡입된 유체가 배출되도록 형성된 배출구를 구비하는 케이싱을 포함하는 원심 및 사류 펌프가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 설계 방법은 축 직경의 변화에 따라 임펠러의 성능을 최적화 할 수 있는 임폘러의 형상으로 설계할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 설계 방법은 설계 변수 경향성을 이용하여 동일한 비속도에서 축 직경이 변하여도 효율을 만족하는 원심 및 사류 펌프 임펠러 및 이를 구비한 원심 및 사류 펌프를 설계할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법은 실험계획법을 이용하여 축 직경의 변화에 따라 임펠러의 형상을 설계하는 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법은 펌프의 임펠러를 3차원 형상으로 설계함에 있어서, 동일한 비속도에서 임펠러의 설계 변수의 경향성을 함수화하고, 이를 임펠러의 3차원 형상의 최적 설계를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에 의하여 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러를 구비한 원심 및 사류 펌프의 자오면의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에 의하여 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러의 전면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에 의하여 설계된 자오면 및 모터의 구동축의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 자오면 설계 변수를 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 날개각 설계 변수를 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 입구각을 도시한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 설계 변수에 대한 헤드의 영향력을 분석한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 설계 변수에 대한 효율의 영향력을 분석한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 반응 최적화 기법에 따른 그래프이다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 설계 변수의 경향성으로 허브 부분의 내경(R1_h) 변화에 따른 설계 변수의 경향성을 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 설계 변수의 경향성으로 설계한 원심 및 사류 펌프 임펠러를 도시한 3차원 형상이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 성능을 검증하기 위한 임펠러의 수치해석 경계조건 및 격자계를 도시한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에 의해 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러의 헤드를 도시한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에 의해 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러의 효율을 도시한 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에 의해 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러의 흡입 성능을 도시한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법을 도시한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법은 임펠러의 설계 사양 결정 단계(S10), 임펠러의 비속도 결정 단계(S20), 임펠러의 설계 결정 단계(S30), 실험계획법에 의해 상기 임펠러의 최적화 형상 도출 단계(S40), 임펠러의 최적화 형상과 원하는 성능의 기준 임펠러를 비교하여 상기 설계 변수의 경향성을 함수화하는 단계(S50) 및 함수의 타당성을 검증하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법은 모터 구동축(30)의 직경(D2)의 변화에 따라 임펠러의 자오면 형상 및 날개 각도가 변화하는데 이때 자오면 형상 및 날개 각도 변화의 경향성을 파악하여 펌프의 효율 및 헤드를 최적화시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에 의하여 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러를 구비한 원심 및 사류 펌프의 자오면의 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에 의하여 설계된 원심 및 사류 펌프의 전면도이다.
이하의 설명에서 도 2에서 볼 때 모터의 구동축에서 원심 및 사류 펌프의 흡입구 쪽을 전방으로 하고, 원심 및 사류 펌프의 흡입구에서 모터의 구동축 쪽을 후방으로 규정하여 설명한다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프(1)는 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법에 의해 설계된 원심 및 사류 펌프의 임펠러(10) 및 케이싱(2)을 포함할 수 있다.
이때, 원심 및 사류 펌프(1) 내부에는 흡입구(3)와 토출구(5) 사이에서 고속으로 회전하면서 유체를 흡입하고 토출하는 원심 및 사류 펌프 임펠러(10)가 결합된다. (유체가 배출되는 곳 도 2의 부호 5를 토출구라고 지칭하였습니다.)
한편, 도 2를 참고하면, 케이싱(2)은 내부에 원심 및 사류 펌프의 임펠러(10)가 인접하게 설치되고, 원심 및 사류 펌프 임펠러의 전방 중심부에는 유체가 흡입되는 흡입구(3)가 형성되고, 원심 및 사류 펌프 임펠러의 외주부에는 흡입된 유체가 반경방향으로 토출되도록 토출구(5)가 형성된다.
본 발명의 일 실시예에서 원심 및 사류 펌프(1)를 통과하는 유량이 커질수록 모터 구동축(30)의 직경이 커져야 하는데 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적 설계 방법에 의해 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러(10)는 구동축 직경의 변화와 관계없이 안정성 및 효율이 높다.
즉, 안정성은 허브(11)의 직경(D1)과 모터 구동축(30)의 직경(D2)의 비를 나타내는 값이 1.5이상은 될 수 있다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에 의하여 설계된 원심 및 사류 펌프의 임펠러(10)는 허브(11), 쉬라우드(15) 및 날개(13)를 포함할 수 있다.
한편, 도 3을 참고하면, 허브(11)는 모터 구동축(30)과 결합되어 구동축 중심(C1)으로 회전하는 모터의 회전력을 전달받는 부분으로 고속 회전에 적합한 높은 강성을 갖는 소재일 수 있다. 이때, 허브(11)는 구동축(30)의 직경(D2)이 커지면 허브의 직경(D1)도 그에 대응되게 커진다.
허브(11)는 구동축(30) 방향으로 진행하면서 단면적이 축소되는 원추형상을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 원심 및 사류 펌프 임펠러(10)의 중심부에는 허브(11)가 형성되고 허브에는 구동축(30)이 결합되어 모터의 회전력이 원심 및 사류 펌프의 임펠러(10)에 전달될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 허브(11)를 중심으로 원주면에 방사형으로 복수개의 날개(13)가 형성될 수 있다. 이때, 복수개의 날개(13)는 5개로 구성될 수 있으나 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않는다.
한편, 쉬라우드(15)는 허브에 배치되는 복수의 날개의 외측 단부를 연결하면서 외측 단부 전체를 감싸도록 형성될 수 있다. 이러한 쉬라우드(15)는 각각의 날개(13)들을 연결할 수 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법은 임펠러의 설계 사양 결정 단계(S10)를 포함할 수 있다.
한편, 임펠러의 설계 사양 결정단계(S10)에서는 원심 및 사류 펌프 임펠러(10)의 설계할 때 요구되는 설계 사양인 유량(Q), 양정(Ht), 및 회전수(N)를 결정하며, 이는 원심 및 사류 펌프 임펠러(10)를 설계할 때 요구되는 사양이다.
이때, 유량(Q) 및 양정(Ht)은 원심 및 사류 펌프 임펠러(10)가 회전하는 동안 기본적으로 만족해야 하는 사양이며, 회전수(N)는 모터 구동축(D2)의 직경(D2)에 따라 결정될 수 있다.
한편, 효율은 주어진 유량과 양정에서 최고 효율이 되도록 원심 및 사류 펌프 임펠러(10)가 설계될 수 있다. 또한, 모터 구동축(D2) 직경의 변화에 따라 날개 형상 및 자오면 형상이 변화될 수 있다.
도 1을 참고하면, 비속도 결정 단계(S20)에서는 비속도를 결정하여 펌프의 종류를 결정할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서 펌프의 종류는 원심 및 사류 펌프일 수 있다.
이때, 비속도 (Specific Speed, Ns)는 이하 식으로 정의된다.
여기서, Q = 유량, Ht = 양정, N = 회전수이다.
원심 및 사류 펌프 임펠러(10)의 설계 사양인 유량(Q), 양정(Ht), 및 회전수(N)가 주어지면, 식 1을 이용하여 비속도를 구할 수 있다.
이때, 비속도는 펌프의 종류를 구별하는 지표로 사용되며, 비속도로 펌프의 종류를 구별할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 비속도가 작을수록 원심 펌프로, 비속도가 클수록 축류 펌프로 구별된다.
즉, 원심 펌프의 비속도는 150 ∼ 600 Ns의 범위에서 결정되고, 사류 펌프의 비속도는 400 ∼ 1200 Ns의 범위에서 결정되며 축류 펌프는 1200 Ns이상의 범위에서 결정될 수 있다.
다만, 본 발명은 동일한 비속도에서 허브의 부분의 내경(R1_h) 변화에 따른 임펠러의 설계 변수가 일정한 경향성을 가지는 원심 펌프와 사류 펌프에 한정하며, 축류 펌프는 생략하기로 한다.
이때, 비속도는 무차원수로서, 유량(Q), 양정(Ht), 및 회전수(N)의 관계식에 의하여 펌프의 종류를 나타낼 수 있고, 따라서, 본 발명의 일 실시예에서 펌프는 원심 및 사류 펌프일 수 있고 이에 따라 비속도는 150 내지 1200 Ns일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 임펠러 설계 변수 결정 단계(S30)는 원심 및 사류 펌프 임펠러(10)의 3차원 형상을 생성하기 위해서 날개 형상을 표현하는 자오면 설계 단계(S31) 및 날개 각도를 표현하는 날개각 설계 단계(S32)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 자오면 설계 단계(S31)는 원심 및 사류 펌프 임펠러(10) 자오면의 기본 설계 단계(S31a) 및 추가 설계 단계(S31b)를 포함할 수 있다. 이때, 자오면은 허브(11)의 중심선을 포함하는 임펠러의 횡단면 중 일부이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에 의하여 설계된 자오면 및 모터의 구동축의 개략도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 자오면 설계 변수를 도시한 개략도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 자오면의 기본 설계 단계(S31a)에서 기본 설계 변수는 자오면의 기본 틀을 잡기 위한 것으로 임펠러의 입구부에서 허브 부분의 내경(R1_h), 임펠러의 입구부에서 쉬라우드 부분의 내경(R1_s), 임펠러 날개 전단의 기울어진 각도(φ1), 임펠러 출구부의 직경(R2), 임펠러 날개 후단(trailing edge)에서의 날개폭(b2), 날개 후단의 기울어진 각도(φ2), 및 쉬라우드 입구부와 출부구의 축 방향 길이(Ztip)를 포함할 수 있다.
이때, 변수 중 허브 부분의 내경(R1_h), 및 쉬라우드 부분의 내경(R1_s)은, 임펠러 입구 부분의 면적 및 날개 형상을 나타낸다.
임펠러 날개 전단의 기울어진 각도(φ1)는 내경(R1_h, R1_s)과 관련하여 날개 전단의 면적 분포가 임펠러 중심 축(Z축)을 기준으로 기울어진 각을 나타내며, 입구 부분의 면적과 관련된다.
임펠러 출구부의 직경(R2)은, 임펠러 전체 크기를 표현하는 변수로써 위 변수에 의해 임펠러 형상의 크기를 결정할 수 있다. 임펠러 날개 후단에서의 날개 폭(b2), 및 날개 후단의 기울어진 각도(φ2)는 출구부의 면적을 결정한다. 이렇게 결정된 면적은 후에 출구 압력 및 속도에 영향을 미친다.
또한, 쉬라우드 입구부와 출부구의 축 방향 길이(Ztip)는 임펠러 축 방향 크기를 표현하여 축 방향으로 임펠러 형상 크기를 결정하기 위한 변수이다.
도 5를 참고하면, 추가적인 설계 단계(S31b)에서 추가적인 설계 변수는 허브 부분과 쉬라우드 부분을 입구부에서 출구부까지 연결하기 위한 추가적인 변수이다.
이를 위해 자오면 추가 설계 변수는, 임펠러의 쉬라우드 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부 각과 출구부 각(θ1_s, θ2_s), 임펠러의 허브 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부 각과 출구부 각(θ1_h, θ2_h), 임펠러 출구부 허브와 쉬라우드에서의 직선 부분의 길이(%L_h, %L_s), 출구부의 직선 구간이 끝나는 지점에서 임펠러 입구부까지 베지어 커브를 생성하기 위한 쉬라우드 입구부 조정점 및 출구부 조정점(%CP1_s, %CP2_s), 및 허브 입구부 조정점 및 출구부 조정점(%CP1_h, %CP2_h)을 더 포함할 수 있다.
이때, 임펠러 출구부 허브와 쉬라우드에서의 직선 부분의 길이(%Lh, %Ls)는 출구부에 존재하는 직선 길이 구간을 나타낸다.
그리고 임펠러 자오면의 입구부와 출구부에서 연결된 곡선은 입구부와 출구부에서 수평선과 수직선을 기준으로 일정한 각을 이루며 곡선을 이루는데, 입구부 각 및 출구부 각(θ1_h, θ2_h, θ1_s, θ2_s)은 허브와 쉬라우드 각각의 측면에서 입구 부분과 출구 부분의 각을 나타낸다.
또한, 임펠러의 출구부의 직선 구간이 끝나는 지점에서 입구부까지 부드러운 곡선 형태로 연결하기 위하여 원호(Arc)를 조합하는 방식을 사용하거나, 혹은 베지어 곡선(Bezier curve)을 사용할 수 있다.
이때, 베지어 곡선은 생성하고자 하는 곡선을 근사하게 포함하는 다각형의 꼭지점을 이용하여 곡선을 정의하여 나타내게 된다. 상기 조정점(%CP1s, %CP2s, %CP1h, %CP2h)은 베지어 커브를 생성하기 위한 조정 변수이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 날개각 설계 변수를 도시한 개략도이다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 날개각 설계 단계(S32)는 임펠러 날개 길이를 입/출구 각도를 부드럽게 연결해주는 곡선으로 베지어 곡선 제어 방식과 고전적 곡선 제어 방식 두 가지로 정의할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 베지어 곡선 제어 방식은 후술한다. 다만 본 발명의 날개각 설계 단계(S32)는 베지어 곡선 제어 방식에 한정되지는 않고 고전적 곡선 제어 방식을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 날개각 설계 단계(S32)에서 날개각 설계 변수는 베지어 곡선 방식에 따른 날개 각을 산출하기 위한 것으로 자오면 곡선의 총길이 M_total_(h,m,s), 출구부 시작점 TE start point, 임펠러의 스윕각과 평균된 반경의 곱 r_theta_total, 입구각 beta1_(h,m,s), 출구각 beta2_(h,m,s), 입구 직선부의 길이 %beta_LE_(h,m,s), 출구 직선부의 길이 %beta_TE_(h,m,s), 출구부에서 회전방향으로 기울어진 각 d_theta(m,h), 입구 부분의 조정점 %CP_LE_(h,m,s), 및 출구부분의 조정점 %CP_TE_(h,m,s)를 포함한다. 이 때, 파라미터 h는 임펠러 허브, m은 임펠러 미드, s는 임펠러 쉬라우드이다.
한편 입사각과 관련 있는 입구각 beta1_(h,m,s)은 임펠러 작동유량과 효율에 영향에 미치며, 출구각 beta2_(h,m,t)은 임펠러 성능을 나타내는 헤드에 많은 영향을 미친다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 입구각을 도시한 개략도이다.
이때, 도 7을 참고하면, 날개각 변수는 허브의 입사각(i_beta1_h) 및 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s)을 포함할 수 있고 입사각은 하기 식과 같다.
입사각(i_beta1_(h,s)) = 입구각(beta1_(h,s)) - 유동각(flow angle)…..(식 2)
이때, 유동각은 유체가 허브 및 쉬라우드의 입구부로 들어오는 각도이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 실험 계획법에 의해 임펠러의 최적화 형상 도출 단계(S40)는 설계 목적 값에 영향을 미치는 주요 설계 변수 결정 단계(S41), 반응표면기법에 의해 설계 목적 값을 최적화 할 수 있는 최적의 설계 인자의 조건을 파악하는 단계(S42) 및 최적의 설계 변수 조건으로 반응 최적화 기법을 이용하여 임펠러의 최적화 형상을 도출하는 단계(S43)를 포함할 수 있다
이때, 실험계획법은 근대적 통계 해석법을 기반으로 이상 변동을 가져오는 많은 원인 중에서 중요한 원인을 적은 비용으로 선정하고 그 효과를 수량적으로 측정하는 방법이다. 그리고 동시에 두 종류 이상의 인자를 대상으로 하여 그들의 효과를 개별적으로 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 최적설계를 위한 수치최적화 기법으로 실험계획법의 반응표면기법(response surface method)을 사용하였다.
설계 변수에 따른 임펠러의 성능을 분석하기 위해서는 설계 목적 값을 정의해야 한다. 이때, 설계 목적 값은 임펠러의 성능을 나타내는 펌프 헤드 및 효율일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 설계 변수는 자오면 설계 변수, 날개전개도의 변수 중에서 임펠러의 성능에 영향을 미치고 모터 구동축(30) 직경(D2)의 변화 즉, 허브 부분의 내경(R1_h)의 변화에 따라 변화될 수 있는 허브 자오면의 입구부 각도(θ1_h), 허브의 입사각(i_beta1_h) 및 쉬라우드의 입사각(i_Beta1_s)을 임펠러의 설계 변수로 결정할 수 있다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 설계 변수에 대한 헤드의 영향력을 분석한 그래프이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 설계 변수가 임펠러의 성능에 미치는 영향을 주 효과도표(Main effects plot)를 이용하여 3개 인자의 주 영향력을 분석하였다.
도 8 및 도 9를 참고하면 설계기준 임펠러의 설계시방점에서의 헤드(Ht) 및 효율(Efficiency, ηt)에 대한 인자의 영향력을 나타내었다.
도 8을 참고하면, 설계 목적 값인 헤드(Ht)에 영향을 미치는 인자는 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s), 허브의 입사각(i_beta1_h) 및 허브 자오면의 입구부 각도 (θ1_h) 순으로 영향을 주고 있다.
즉 같은 임펠러 외경에서는 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s)를 제어함으로써 원하는 헤드를 가장 효과적으로 맞출 수 있다는 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 설계 변수에 대한 효율의 영향력을 분석한 그래프이다.
도 9를 참고하면, 설계 목적값 효율(ηt)에 영향을 미치는 인자는 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s), 허브의 입사각(i_beta1_h) 및 허브 자오면의 입구부 각도(θ1_h) 순으로 영향을 주고 있다. 즉 같은 임펠러 외경에서는 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s)를 제어함으로써 원하는 효율을 가장 효과적으로 맞출 수 있다는 것이다.
주 효과도표의 분석결과를 종합하면, 설계 변수가 임펠러 성능에 영향을 주는 정도를 알 수 있으며, 특히 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s), 허브의 입사각(i_beta1_h) 및 허브 자오면의 입구부 각도(θ1_h)는 펌프 효율 및 헤드에 영향을 준다.
이때, 허브의 입사각(i_beta1_h) 및 허브 자오면의 입구부 각도(θ1_h)는 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s)에 비해 영향이 상대적으로 작아서 성능변화에 많은 영향을 미치지 않을 수 있다.
즉, 변수들 중에서 성능에 영향을 미치고, 모터 구동축(30)의 변화에 따라 변화될 것이라 인식되는 변수들은 허브의 입사각(i_beta1_h), 허브 자오면의 입구부 각도(θ1_h) 및 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s)이다.
이때, 본 발명의 일 실시예에서 반응표면기법에 의해 설계 목적 값을 최적화 할 수 있는 설계 인자의 조건을 파악하는 단계(S42)에서 반응표면기법(Response Surface Method, RSM)은 복수의 변수 작용으로 반응이 복합적으로 나타나는 문제를 수학적으로 통계적으로 분석하는 방법이며, 여러 개의 설계 변수가 복합적인 작용을 함으로써 어떤 목적함수에 영향을 주고 있을 때 이러한 반응의 변화가 이루는 반응표면에 대한 통계적 분석방법이다.
또한, 반응표면기법은 어떠한 요인들이 영향을 미치는가 뿐만 아니라 그 요인들이 어떠한 조합을 이루었을 때 가장 큰 효과를 줄 수 있는가를 추정할 수 있다.
일반적인 실험계획에서 요인들의 조합을 통한 효과의 유무를 추정한다고 하면 반응표면기법은 어떤 요인이 영향을 미치며 그 요인들이 가장 큰 효과를 보여줄 때의 식을 추정할 수 있다.
본 발명에서 적용된 반응표면기법은 3인자 5 수준의 실험으로 최적화를 수행한다. 이때 설계변수는 자오면 설계 변수인 허브 자오면 입구부 각도(θ1_h), 날개각 설계 변수인 허브의 입사각(i_beta1_h) 및 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s) 3가지로 선정하여 목적함수를 펌프 헤드와 효율로 두고 반응 표면기법을 시행한다.
본 발명의 일 실시예에서 임펠러의 헤드와 효율에 많은 영향을 미치는 3가지 주요인자를 허브 자오면 입구부 각도(θ1_h), 허브의 입사각(i_beta1_h) 및 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s)으로 추렸으며(screening), 이 세 가지 변수로 반응표면기법 중 중심합성법(central composite)을 사용하여 15개의 수치해석 실험조건을 생성하였다.
이때, 주요인자 3개를 제외한 나머지 변수들은 2k 요인실험법(factorial designs) 및 반응표면기법(response surface method)을 통해서 나온 결과값 중에서 성능이 좋게 나온 값을 기준 모델로 선정하여 고정시킨 후 설계 변수인 허브 자오면 입구부 각도(θ1_h), 허브의 입사각(i_beta1_h) 및 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s)으로 반응표면기법을 적용하였다.
이때, 2k 요인실험법이란 k개의 인자에 대해 각각의 인자의 수준을 실험을 수행하여 각 인자의 유의성을 판정하는 방식이다. 이때, 3가지 인자의 모든 효과를 구하려면 실험의 크기를 23=8회로 하여 인자들의 주 효과와 교호작용을 구해야 한다.
하지만, 교호작용의 경우 무시할 수 있는 경우가 많으며 이러한 경우에 사용되는 것이 일부 실시법이다. 일부 실시법은 무시할 수 있는 효과를 배제하고 실험하여 같은 인자수의 요인 실험법에 비해 실험의 회수를 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 관심 있는 인자의 수, 실행할 수 있는 실험의 수, 비용, 시간 등을 고려하여 의미가 적은 고차의 상호작용을 교락시켜서 실험의 횟수를 적게 하는 일부실시법(fractional factorial designs)으로 2k 요인실험을 수행하였다.
임펠러 설계형상 값으로는 동일한 비속도, 입구부 허브의 시작점(S1_h)은 반경 방향으로 동일한 축으로 고정되고, 입구부의 면적 및 임펠러 날개 전단의 기울어진 각도(φ1)가 동일하며, 입구부에서 허브 부분의 내경(R1_h)은 임펠러 출구부의 직경(R2)의 0 %보다 크고 30 %보다 작은 값만큼 증가시키고, 입구부에서 쉬라우드 부분의 내경(R1_s)은 임펠러의 쉬라우드 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부 각(θ1_s)을 동일하게 고정한 상태로 증가시킨다.
또한, 입/출구각을 부드럽게 연결하는 전통적인 설계방법을 사용하여 다른 설계 변수에 의해 결정되는 값으로 고정하였다.
하기 표 1은 반응표면기법을 적용한 구체적인 실험조건을 보여주고 있다. 3 개의 인자로 구성되는 반응표면기법의 실험횟수는 20 회인데, 그 중 6 개 항목은 실험오차를 측정하기 위해 같은 실험조건으로 구성 되어있다
따라서, 전산수치해석에서는 실제실험에서 발생되는 실험오차가 없다고 가정하여 16~20 번까지의 반복 실험조건을 생략하였다.
Figure 112015073898656-pat00002
상기 표 1에서는 허브 자오선 입구부 각도(θ1_h)는 0.6189 내지 1.0974이고, 허브의 입사각(i_beta1_h)은 -0.1168 내지 1.2770이고, 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s)은 -0.5289 내지 1.325에서 겹쳐진 등고선 플롯을 나타낸다.
이는 설계 목표 함수 값을 만족하는 설계조건이 주요인자 3 개의 변화로 찾을 수 있음을 확인할 수 있었다.
본 발명의 일 실시예에서는 최적화 설계 변수 조건으로 반응 최적화 기법을 이용하여 임펠러의 최적화 형상을 도출하는 단계(S43)에서는 헤드 및 효율이 최적인 원심 및 사류 펌프 임펠러를 설계 목표값(target of design)으로 설정하였고 목표값을 만족하는 형상을 결정하기 위하여 반응최적화(response optimization)기법을 이용하였다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 반응 최적화 기법에 따른 그래프이다.
도 10을 참고하면 반응최적화 결과 허브 자오면 입구부 각도(θ1_h)는 0.8571이고 허브의 입사각(i_beta1_h)은 1.2762이며, 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s)은 0.5238일 때 효율은 99.8를 예측할 수 있다. 이러한 최적화된 값의 효율의 신뢰도(d) = 0.87921인 것을 알 수 있다.
이때, 임펠러의 설계 변수 및 설계 목적값은 기준 모델(Reference model)을 기준으로 무차원화 하였다.
즉, 주요 설계 변수인 허브 자오면 입구부 각도(θ1_h), 허브의 입사각(i_beta1_h) 및 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s)을 제외한 나머지 설계 변수들은 2k 요인실험법(factorial designs) 및 반응표면기법(response surface method)을 통해서 나온 결과값 중에서 성능이 좋게 나온 값을 기준 모델로 선정하여 고정시킬 수 있다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 설계 변수의 경향성으로 허브 부분의 내경(R1_h) 변화에 따른 설계 변수의 경향성을 도시한 그래프이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에서 설계 변수의 경향성으로 설계한 원심 및 사류 펌프 임펠러를 도시한 3차원 형상이다.
도 11 및 도 12를 참고하면, 임펠러의 최적 형상과 원하는 성능의 기준 임펠러를 비교하여 설계 변수의 경향성을 함수화 하는 단계(S50)에서는 반응최적화 결과는 설계 목표값을 만족하는 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 형상(optimization design)을 도출하고 이 최적화 형상과 기준 모델(Reference model)을 비교하여 설계 변수의 경향성을 함수화한다.
이때, 원하는 성능의 기준 모델 임펠러는 2k 요인실험법(factorial designs) 및 반응표면기법(response surface method)을 통해서 나온 결과값 중에서 최적화 된 값으로 선정할 수 있다.
도 11을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 미리 설정된 기준 모델 임펠러와 임펠러의 최적 형상을 통해서 그들 사이의 값들에 대한 설계 변수의 경향성을 파악할 수 있다.
도 12를 참고하면, 기준 모델의 허브 직경(D1_r)은 최적화 형상(case 3)의 허브 직경(D1_3)보다 작고 이를 비교하여 허브 직경의 변화에 따라 원하는 헤드 및 효율을 갖는 원심 및 사류 펌프 임펠러(case 1, case 2)를 설계할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 기준 모델의 허브 직경(D1_r)을 0 %로 할 때, 최적화 형상(case 3)의 허브 직경(D1_3)은 기준 모델의 허브 직경(D1_r)에 비해 15 % 증가시킨 것이다. 이때 기준 모델의 허브 직경(D1_r)과 최적화 형상(case 3)의 허브 직경(D1_3)의 경향성을 파악하여 허브 직경의 변화에 따라 원하는 헤드 및 효율을 갖는 원심 및 사류 펌프 임펠러(case 1, case 2)를 설계할 수 있다.
이때, 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러(case1, case2)의 직경(D1_1, D1_2)은 구동축(30) 직경이 점점 커질 때 결합되는 임펠러이다.
이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법은 모터의 구동축이 변화하여도 원하는 헤드 및 효율을 갖는 원심 및 사류 펌프 임펠러를 용이하게 설계할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법은 함수화한 설계 변수의 경향성에 적합하게 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러의 성능을 시험하여 함수화의 타당성을 검증하는 단계(S60)를 포함한다.
함수화의 타당성을 검증하는 단계(S60)에서는 수치 해석 및 성능 시험으로 수행한 헤드 및 효율 값을 비교한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 성능을 검증하기 위한 임펠러의 수치해석 경계조건 및 격자계를 도시한 사시도이다.
이때, 수치 해석으로 비교하는 단계에서는 원심 및 사류 펌프 임펠러의 설계 목표 값은 유한 체적법인 ANSYS사의 상용코드 ANSYS CFX-14.5를 사용하여 K-ω를 기초한 SST(shear stress transport) 난류 모델 해석을 통해 얻어질 수 있다.
이때, 날개 형상 정의 및 메쉬 생성은 각각 ANSYS Blade-Gen 및 Turbo-Grid가 사용될 수 있다.
도 13을 참고하면 임펠러 3D 형상은 ANSYS CFX-BladeGen 프로그램을 사용하여 생성하였으며, 생성된 날개형상에 대하여 유체기계 격자생성 프로그램인 ANSYS CFXTurboGrid를 사용하여 정렬 격자계(structured grid)를 생성하였다.
이 과정에서 임펠러만의 성능을 확인하기 위해 임펠러 입구부의 벨마우스 및 출구부 이후의 벌류트를 제외하고 입구부는 축방향으로 일정한 면적을 갖는 파이프 형상으로 근사화 하였으며 출구부는 반경 방향으로 폭이 감소하는 베인리스 디퓨저(vaneless diffuser)로 단순화 하였다.
임펠러의 날개 수는 5개이나 수치해석에 사용된 임펠러의 날개 형상이 동일하므로 해석시간을 고려하여 주기 조건(Periodic condition)을 사용하여 임펠러 1 개의 날개 영역에 대해서만 수치해석을 수행하였다.
도 13을 참고하면, 생성된 격자계의 개수는 70만 개이다. 수치해석은 상용 3차원 점성유체 해석 프로그램인 ANSYS CFX-14.5를 사용하였다. 임펠러 내부의 비압축성 난류유동해석을 위하여 3차원 레이놀즈 평균 Navier-Stokes 방정식을 사용하였다.
수치해석 계산에 사용한 지배방정식은 유한 체적법으로 이산화 되었으며, 이산화 기법으로는 2차 이상의 정확도를 가지는 고해 상도기법(high resolution scheme)을 사용하였다.
난류 유동의 해석을 위해 사용한 난류모델로는 유동박리 등의 예측에 적절한 전단이송(shear stress transport) k-ω모델을 사용하였다.
경계조건으로는 임펠러의 입구부에 균일한 상태의 대기압을 주었고 출구부에는 질량유량을 주어 해석을 하였으며 임펠러의 회전속도는 593 rpm을 주었다. 이때, 작동유체는 물을 사용하였다.
선택된 최적화 형상의 수치해석 결과는 하기 표 2와 같다.
Q/Qd Ht 효율
기준 모델 1 1 1
Case 1 1 0.99902 0.99857
Case 2 1 0.99803 0.99643
Case 3
(최적화)		 1 0.98867 0.99357
이때, 임펠러의 설계 변수 및 설계 목적값은 기존 모델(Reference model)을 기준으로 무차원화 하였다.
이때, Q/Qd는 유량비로서, 설계 유량에 대한 기준 모델의 유량비를 의미한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에 의해 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러의 헤드를 도시한 그래프이다. 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에 의해 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러의 효율을 도시한 그래프이다. 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에 의해 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러의 흡입 성능을 도시한 그래프이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 헤드는 비슷하고, 효율도 기준 모델과 최적 설계 형상의 효율 사이 값 즉, 0.994 내지 1의 범위 내에 있으므로 경향성의 함수화는 타당하다.
또한, 도 16을 참고하면, NPSH(유효 흡입 헤드)도 0.92 내지 0.97의 범위 내에 있으므로 경향성의 함수화는 타당하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 설계 방법은 축 직경의 변화에 따라 임펠러의 성능을 최적화 할 수 있는 임폘러의 형상으로 설계할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 설계 방법은 설계 변수 경향성을 이용하여 동일한 비속도에서 축 직경이 변하여도 효율을 만족하는 원심 및 사류 펌프 임펠러 및 이를 구비한 원심 및 사류 펌프를 설계할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법은 실험계획법을 이용하여 축 직경의 변화에 따라 임펠러의 형상을 설계하는 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법은 펌프의 임펠러를 3차원 형상으로 설계함에 있어서, 동일한 비속도에 따른 임펠러의 설계 변수의 경향성을 함수화하고, 이를 임펠러의 3차원 형상의 최적 설계를 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1 : 원심 및 사류 펌프 2 : 케이싱
3 : 흡입구 5 : 토출구
10 : 원심 및 사류 펌프 임펠러 11 : 허브
13 : 날개 15 : 쉬라우드
30 : 모터의 구동축 D1 : 허브 직경
D2 : 모터의 구동축 직경

Claims (17)

  1. 중심부에 모터의 구동축이 결합되어 상기 모터의 회전력을 전달받고, 상기 구동축의 직경변화에 따라 허브 및 쉬라우드를 포함하는 날개 형상 및 각도가 변하는 원심 및 사류 펌프 임펠러의 최적화 설계 방법에 있어서,
    상기 임펠러의 설계 사양인 유량, 양정 및 회전수를 결정하는 단계;
    상기 임펠러의 비속도는 상기 유량, 상기 양정 및 상기 회전수에 의해 결정 하는 단계;
    상기 임펠러의 3차원 형상을 생성하기 위해 날개 형상을 표현하는 자오면 설계 단계 및 상기 임펠러의 날개 각도를 표현하는 날개각 설계 단계를 포함하는 상기 임펠러의 설계 변수 결정 단계;
    상기 임펠러의 효율인 설계 목적값에 영향을 미치는 주요 설계 변수 결정 단계 및 반응표면기법에 의해 상기 설계 목적 값을 최적화할 수 있는 최적의 설계 변수의 조건을 파악하는 단계를 포함하는 상기 임펠러의 최적 형상 도출단계 및
    상기 임펠러의 최적 형상과 미리 설정된 기준 임펠러를 비교하여 상기 모터의 구동축의 직경변화에 따른 상기 설계 변수의 경향성을 함수화하는 단계를 포함하되,
    상기 임펠러의 최적 형상은 상기 기준 임펠러와 비교하면 비속도, 상기 임펠러의 입구부 면적 및 상기 임펠러의 날개 전단의 기울어진 각도(φ1)는 동일하고, 상기 임펠러의 입구부 허브의 시작점(S1_h)은 반경 방향으로 동일한 축(C2)상에 위치하며, 상기 입구부에서 허브 부분의 내경(R1_h) 및 상기 입구부에서 쉬라우드 부분의 내경(R1_s)은 증가하는 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 비속도는 150 내지 1200 Ns이내인 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 자오면 설계 단계에서는 자오면 설계 변수는 상기 임펠러의 입구부에서 허브 부분의 내경(R1_h), 상기 임펠러의 입구부에서 쉬라우드 부분의 내경(R1_s), 상기 임펠러의 날개 전단의 기울어진 각도(φ1), 상기 임펠러의 출구부의 직경(R2), 상기 임펠러의 날개 후단(trailing edge)에서의 날개폭(b2), 날개 후단의 기울어진 각도(φ2) 및 쉬라우드 입구부와 출부구의 축 방향 길이(Ztip)를 포함하는 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 자오면 설계 변수는 상기 임펠러의 쉬라우드 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부 각과 출구부 각(θ1_s, θ2_s), 상기 임펠러의 허브 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부 각과 출구부 각(θ1_h, θ2_h) 상기 임펠러의 출구부 허브와 쉬라우드에서의 직선 부분의 길이(%L_h, %L_s), 출구부의 직선 구간이 끝나는 지점에서 상기 임펠러의 입구부까지 베지어 커브를 생성하기 위한 쉬라우드 입구부 조정점 및 출구부 조정점(%CP1_s, %CP2_s) 및 허브 입구부 조정점 및 출구부 조정점(%CP1_h, %CP2_h)을 더 포함하는 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 날개각 설계 단계는
    자오면 곡선의 총길이 M_total_(h,m,s), 출구부 시작점 TE start point, 임펠러의 스윕각과 평균된 반경의 곱 r_theta_total, 입구각 beta1_(h,m,s), 출구각 beta2_(h,m,s), 입구 직선부의 길이 %beta_LE_(h,m,s), 출구 직선부의 길이 %beta_TE_(h,m,s), 출구부에서 회전방향으로 기울어진 각 d_theta(m,h), 입구 부분의 조정점 %CP_LE_(h,m,s) 및 출구부분의 조정점 %CP_TE_(h,m,s)을 포함하는 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 설계 목적 값에 영향을 미치는 주요 설계 변수 결정 단계에서 상기 주요 설계 변수는 상기 설계 목적 값에 영향을 미치고, 허브 부분의 내경(R1_h)의 변화에 따라 변화될 수 있는 상기 임펠러의 허브 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부 각(θ1_h), 상기 허브의 입사각(i_beta1_h) 및 상기 쉬라우드의 입사각(i_beta1_s)인 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 주요 설계 변수를 제외한 나머지 설계 변수들은 2k 요인실험법(factorial designs) 및 상기 반응표면기법(response surface method)을 통해서 나온 결과값 중에서 최적화 된 값으로 고정시키는 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 임펠러의 최적 형상은 상기 기준 임펠러와 비교하면 상기 입구부에서 허브 부분의 내경(R1_h)은 상기 임펠러의 출구부의 직경(R2)의 0 %보다 크고 30 %보다 작은 값만큼 증가시키고, 상기 입구부에서 쉬라우드 부분의 내경(R1_s)은 상기 임펠러의 쉬라우드 곡선이 수평선 및 수직선과 이루는 입구부 각(θ1_s)을 동일하게 고정한 상태로 증가시키는 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법.
  13. 삭제
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 임펠러의 최적 형상과 미리 설정된 기준 임펠러를 비교하여 상기 모터의 구동축의 직경변화에 따른 상기 설계 변수의 경향성을 파악하는 단계에서 상기 미리 설정된 기준 임펠러는 2k 요인실험법(factorial designs) 및 상기 반응표면기법(response surface method)을 통해서 나온 결과값 중에서 최적화 된 값으로 설정하는 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 임펠러의 최적 형상과 미리 설정된 기준 임펠러를 비교하여 상기 모터의 구동축의 직경변화에 따른 상기 설계 변수의 경향성을 파악하는 단계는 상기 함수화의 타당성을 검증하는 단계를 더 포함하되,
    상기 함수화의 타당성을 검증하는 단계에서는 수치 해석 및 성능 시험을 수행하여 양정 및 효율을 비교하는 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법.
  16. 제1 항, 제3 항, 제5 항 내지 제7 항, 제10 항 내지 제12 항, 제14 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러 최적화 설계 방법에 의하여 설계된 원심 및 사류 펌프 임펠러.
  17. 제16항에 따른 원심 및 사류 펌프 임펠러;
    상기 임펠러가 내부에 설치되고, 상기 임펠러의 전방으로 유체가 흡입되도록 형성된 흡입구 및 상기 임펠러의 외주부로 상기 흡입된 유체가 배출되도록 형성된 배출구를 구비하는 케이싱;을 포함하는 원심 및 사류 펌프.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108050107A (zh) * 2017-12-22 2018-05-18 湖南机电职业技术学院 一种抽芯式的导叶式泵
KR102302048B1 (ko) 2021-03-30 2021-09-15 주식회사 우승산업 수중펌프용 임펠러 설치각 조정방법
CN113761685A (zh) * 2021-09-08 2021-12-07 中国特种设备检测研究院 一种离心泵切削叶轮切削量的确定方法
CN113806878A (zh) * 2021-07-31 2021-12-17 浙江理工大学 一种基于最速下降法的离心风机叶型优化方法
CN114021268A (zh) * 2021-08-25 2022-02-08 北京航空航天大学 一种航空柱塞泵离心增压叶轮的设计方法
CN114297793A (zh) * 2021-12-24 2022-04-08 山东双轮股份有限公司 海水淡化泵叶轮结构多学科优化设计方法
KR20220150595A (ko) * 2021-05-04 2022-11-11 한국생산기술연구원 익형 형상을 이용한 펌프의 임펠러 설계 방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프
KR20230012837A (ko) * 2021-07-16 2023-01-26 한국생산기술연구원 자오면 형상 설계에 의한 설계사양 및 성능을 만족하는 축류펌프의 임펠러 설계 방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프
KR20230012838A (ko) * 2021-07-16 2023-01-26 한국생산기술연구원 다양한 비속도에서 수력학적 성능이 향상되도록 날개각 분포 설계가 적용된 축류펌프의 임펠러 설계 방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프
KR20230092192A (ko) * 2021-12-17 2023-06-26 한국생산기술연구원 대유량 및 고양정을 만족하도록 자오면 및 날개각 분포의 수력학적 설계를 통한 축류펌프 임펠러의 설계방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프
KR20230146388A (ko) * 2022-04-12 2023-10-19 한국생산기술연구원 설계사양 및 성능을 만족하는 저비속도형 원심펌프 임펠러 날개각 분포 설계방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100021308A (ko) * 2008-08-14 2010-02-24 한국생산기술연구원 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 방법 및 시스템
KR101532631B1 (ko) * 2013-12-20 2015-06-30 한국생산기술연구원 비속도 150 ~ 1200급 원심 및 사류 펌프 설계 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100021308A (ko) * 2008-08-14 2010-02-24 한국생산기술연구원 원심 및 사류펌프용 임펠러의 설계 방법 및 시스템
KR101532631B1 (ko) * 2013-12-20 2015-06-30 한국생산기술연구원 비속도 150 ~ 1200급 원심 및 사류 펌프 설계 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"반응표면기법과 CFD를 이용한 원심펌프의 임펠러와 벌류트 케이싱 최적설계", 한양대학교 대학원 : 기계공학과 학위논문(석사), 2013년 02월* *
"반응표면기법을 이용한 원심펌프 임펠러 최적설계 및 벌류트 설계", 유체기계저널 제15권 제3호 통권72호, 2012년 06월 *

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108050107A (zh) * 2017-12-22 2018-05-18 湖南机电职业技术学院 一种抽芯式的导叶式泵
KR102302048B1 (ko) 2021-03-30 2021-09-15 주식회사 우승산업 수중펌프용 임펠러 설치각 조정방법
KR20220150595A (ko) * 2021-05-04 2022-11-11 한국생산기술연구원 익형 형상을 이용한 펌프의 임펠러 설계 방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프
KR102519317B1 (ko) * 2021-05-04 2023-04-10 한국생산기술연구원 익형 형상을 이용한 펌프의 임펠러 설계 방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프
KR102519320B1 (ko) * 2021-07-16 2023-04-10 한국생산기술연구원 자오면 형상 설계에 의한 설계사양 및 성능을 만족하는 축류펌프의 임펠러 설계 방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프
KR102519323B1 (ko) * 2021-07-16 2023-04-10 한국생산기술연구원 다양한 비속도에서 수력학적 성능이 향상되도록 날개각 분포 설계가 적용된 축류펌프의 임펠러 설계 방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프
KR20230012837A (ko) * 2021-07-16 2023-01-26 한국생산기술연구원 자오면 형상 설계에 의한 설계사양 및 성능을 만족하는 축류펌프의 임펠러 설계 방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프
KR20230012838A (ko) * 2021-07-16 2023-01-26 한국생산기술연구원 다양한 비속도에서 수력학적 성능이 향상되도록 날개각 분포 설계가 적용된 축류펌프의 임펠러 설계 방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프
CN113806878B (zh) * 2021-07-31 2023-09-19 浙江理工大学 一种基于最速下降法的离心风机叶型优化方法
CN113806878A (zh) * 2021-07-31 2021-12-17 浙江理工大学 一种基于最速下降法的离心风机叶型优化方法
CN114021268A (zh) * 2021-08-25 2022-02-08 北京航空航天大学 一种航空柱塞泵离心增压叶轮的设计方法
CN114021268B (zh) * 2021-08-25 2024-06-11 北京航空航天大学 一种航空柱塞泵离心增压叶轮的设计方法
CN113761685A (zh) * 2021-09-08 2021-12-07 中国特种设备检测研究院 一种离心泵切削叶轮切削量的确定方法
KR20230092192A (ko) * 2021-12-17 2023-06-26 한국생산기술연구원 대유량 및 고양정을 만족하도록 자오면 및 날개각 분포의 수력학적 설계를 통한 축류펌프 임펠러의 설계방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프
KR102623889B1 (ko) * 2021-12-17 2024-01-11 한국생산기술연구원 대유량 및 고양정을 만족하도록 자오면 및 날개각 분포의 수력학적 설계를 통한 축류펌프 임펠러의 설계방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프
CN114297793A (zh) * 2021-12-24 2022-04-08 山东双轮股份有限公司 海水淡化泵叶轮结构多学科优化设计方法
CN114297793B (zh) * 2021-12-24 2023-07-25 山东双轮股份有限公司 海水淡化泵叶轮结构多学科优化设计方法
KR20230146388A (ko) * 2022-04-12 2023-10-19 한국생산기술연구원 설계사양 및 성능을 만족하는 저비속도형 원심펌프 임펠러 날개각 분포 설계방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프
KR102662661B1 (ko) * 2022-04-12 2024-05-03 한국생산기술연구원 설계사양 및 성능을 만족하는 저비속도형 원심펌프 임펠러 날개각 분포 설계방법, 이에 의하여 설계된 임펠러 및 펌프

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