KR102160393B1 - Design method of single channel pump that can change output according to the impeller redesign - Google Patents

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Abstract

본 발명은 임펠러와 벌류트 케이싱의 상호작용을 고려하여 단일채널펌프를 설계하고, 신속하고 편리하게 출력을 변경할 수 있도록 하기 위한 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프에 관한 것이다. 본 발명의 구성은 유체가 유입 및 배출되는 벌류트 케이싱; 및 상기 벌류트 케이싱의 내부에 회전 가능하도록 결합되며, 유체가 통과할 수 있는 유로 공간이 원주 방향으로 연장 형성된 임펠러를 포함하며, 상기 임펠러는, 상기 벌류트 케이싱과의 상호작용을 고려하여 상기 임펠러의 각도에 따라 내부유로 단면적이 기설정된 범위 내에서 가변적으로 형성되고, 상기 벌류트 케이싱은, 상기 임펠러와의 상호작용을 고려하여 상기 벌류트 케이싱의 각도에 따라 내부유로 단면적이 기설정된 범위 내에서 가변적으로 형성되며, 상기 임펠러와 상기 벌류트 케이싱은 가변적으로 형성되는 각각의 내부유로 단면적이 동시에 제어되어 설계안이 도출되고, 상기 임펠러의 각도에 따른 상기 임펠러의 내부유로 단면적은, 상기 설계안이 도출된 이후에 상기 설계안에 따라 설계된 상기 벌류트 케이싱의 내부유로의 형상이 고정된 상태에서, 변경하고자 하는 출력에 대응되도록 재설계된 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프를 제공한다.The present invention relates to a single-channel pump capable of designing a single-channel pump in consideration of the interaction between an impeller and a volute casing, and capable of changing the output according to redesign of the impeller so that the output can be changed quickly and conveniently. The configuration of the present invention is a volute casing through which fluid is introduced and discharged; And an impeller that is rotatably coupled to the inside of the volute casing and has a flow path space through which fluid can pass extending in a circumferential direction, wherein the impeller is in consideration of an interaction with the volute casing. The internal flow channel cross-sectional area is variably formed within a preset range according to the angle of, and the volute casing considers the interaction with the impeller and the internal flow channel cross-sectional area is within a preset range according to the angle of the volute casing. The impeller and the volute casing are variably formed, and the cross-sectional area of each of the internal flow channels is controlled at the same time to obtain a design plan, and the internal flow channel cross-sectional area of the impeller according to the angle of the impeller is, It provides a single-channel pump capable of changing the output according to the impeller redesign, characterized in that the shape of the internal flow path of the volute casing designed according to the design plan is fixed and is redesigned to correspond to the desired output. .

Description

임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법{DESIGN METHOD OF SINGLE CHANNEL PUMP THAT CAN CHANGE OUTPUT ACCORDING TO THE IMPELLER REDESIGN}How to derive a redesign proposal for a single channel pump that can change the output according to the impeller redesign {DESIGN METHOD OF SINGLE CHANNEL PUMP THAT CAN CHANGE OUTPUT ACCORDING TO THE IMPELLER REDESIGN}

본 발명은 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 임펠러와 벌류트 케이싱의 상호작용을 고려하여 단일채널펌프를 설계하고, 신속하고 편리하게 출력을 변경할 수 있도록 하기 위한 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a single-channel pump capable of changing the output according to the impeller redesign, and more particularly, to design a single-channel pump in consideration of the interaction between the impeller and the volute casing, and to quickly and conveniently change the output. It relates to a single channel pump capable of changing the output according to the redesign of the impeller for the purpose.

일반적으로 오폐수 펌프는 하수, 폐수 슬러지 등을 이송하는 펌프로, 여러 산업분야에서 다양하게 사용되고 있다.In general, wastewater pumps are pumps that transfer sewage, wastewater sludge, and the like, and are used in various industries.

이러한 오폐수 펌프는 일반적인 수중 펌프와 달리 이물질을 포함하는 유체를 이동시켜야 하기 때문에, 유로 막힘 현상(clogging)이 자주 발생한다. 이처럼 유로 막힘 현상은 오폐수 펌프의 양정 효율 등의 성능을 감소시키거나, 오폐수 펌프의 고장 및 파손을 유발할 수 있다. 따라서, 오폐수 펌프는 막힘 현상이 발생하지 않도록 설계하는 것이 중요하다.Unlike general submersible pumps, these wastewater pumps have to move a fluid containing foreign substances, and thus, clogging of flow paths often occurs. As such, the clogging of the flow path may reduce the performance of the wastewater pump, such as lifting efficiency, or cause failure or damage of the wastewater pump. Therefore, it is important to design the wastewater pump so that clogging does not occur.

도 1은 종래의 보르텍스펌프 및 단일채널펌프의 내부를 나타낸 예시도이다.1 is an exemplary view showing the interior of a conventional vortex pump and a single channel pump.

도 1의 (a)는 보르텍스(vortex) 펌프이다. 상기 보르텍스 펌프는 종래의 복수의 유로를 갖는 임펠러가 적용된 오폐수 펌프의 유로 막힘 현상을 방지하기 위하여 고안된 것으로써, 임펠러 길이를 짧게하여 유로를 넓게 확보하기 때문에 유로 막힘 현상이 발생하는 것을 방지하였다. 그러나, 상기 보르텍스 펌프는 임펠러의 길이가 짧아지면서 기존 오폐수 펌프에 비해 양정 효율이 30% 정도 밖에 미치지 못하는 문제점이 있다.Figure 1 (a) is a vortex (vortex) pump. The vortex pump is designed to prevent a flow path of a wastewater pump to which a conventional impeller having a plurality of flow paths is applied.Since the length of the impeller is shortened to secure a wide flow path, the occurrence of flow path blockage is prevented. However, the vortex pump has a problem in that the length of the impeller is shortened and the lifting efficiency of the vortex pump is only about 30% compared to the existing wastewater pump.

도 1의 (b)는 단일채널펌프다. 상기 단일채널펌프는 임펠러의 내부에 하나의 유로를 형성하고, 임펠러의 회전에 따라 유로가 함께 회전하여 오폐수를 이송하도록 마련된다. 이처럼 마련된 단일채널펌프는 유로 막힘 현상이 발생하지 않으면서도 상기 보르텍스 펌프에 비해 양정효율이 2배 이상 높다는 장점이 있다. 그러나, 상기 단일채널펌프의 임펠러는 일반적인 임펠러와 달리 비대칭구조로 이루어져 있기 때문에, 단일채널펌프를 작동시 유체력의 분포가 일정하지 않아 진동이 크게 발생한다는 문제점이 있으며, 특히, 펌프 효율을 높이려 할수록 진동이 더욱 크게 증가하여 현장에 적용이 어렵다는 문제점이 있다.(B) of FIG. 1 is a single channel pump. The single channel pump is provided to form one flow path inside the impeller, and to transport the waste water by rotating the flow path together with the rotation of the impeller. The single-channel pump provided as described above has an advantage that the lifting efficiency is more than twice as high as that of the vortex pump without causing clogging of the flow path. However, since the impeller of the single-channel pump has an asymmetrical structure unlike a general impeller, there is a problem that the distribution of fluid force is not constant when the single-channel pump is operated, resulting in a large vibration, and in particular, to increase pump efficiency. There is a problem that it is difficult to apply it to the field because the vibration increases more significantly as it increases.

또한, 종래에는 단일채널펌프를 설계한 이후에 단일채널펌프의 출력을 변경할 시, 처음부터 임펠러와 벌류트 케이싱의 형상을 출력에 대응되게 재설계 해야만 하는 불편함이 있었다.In addition, conventionally, when changing the output of the single channel pump after designing the single channel pump, there is an inconvenience of having to redesign the shape of the impeller and volute casing to correspond to the output from the beginning.

따라서, 효율을 높이면서 유체력에 의해 유발되는 진동을 저감할 수 있고, 신속하고 편리하게 단일채널펌프의 출력을 변경할 수 있도록 단일채널펌프를 설계하는 기술이 필요하다.Accordingly, there is a need for a technology for designing a single-channel pump so as to increase efficiency, reduce vibrations caused by fluid force, and quickly and conveniently change the output of the single-channel pump.

미국등록특허 제6837684호 (2005.01.04)US Patent No. 6837684 (2005.01.04)

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 임펠러와 벌류트 케이싱의 상호작용을 고려하여 단일채널펌프를 설계하고, 신속하고 편리하게 출력을 변경할 수 있도록 하기 위한 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프에 관한 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to design a single-channel pump in consideration of the interaction between the impeller and the volute casing, and to change the output according to the impeller redesign to quickly and conveniently change the output. It relates to a possible single channel pump.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. There will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 유체가 유입 및 배출되는 벌류트 케이싱; 및 상기 벌류트 케이싱의 내부에 회전 가능하도록 결합되며, 유체가 통과할 수 있는 유로 공간이 원주 방향으로 연장 형성된 임펠러를 포함하며, 상기 임펠러는, 상기 벌류트 케이싱과의 상호작용을 고려하여 상기 임펠러의 각도에 따라 내부유로 단면적이 기설정된 범위 내에서 가변적으로 형성되고, 상기 벌류트 케이싱은, 상기 임펠러와의 상호작용을 고려하여 상기 벌류트 케이싱의 각도에 따라 내부유로 단면적이 기설정된 범위 내에서 가변적으로 형성되며, 상기 임펠러와 상기 벌류트 케이싱은 가변적으로 형성되는 각각의 내부유로 단면적이 동시에 제어되어 설계안이 도출되고, 상기 임펠러의 각도에 따른 상기 임펠러의 내부유로 단면적은, 상기 설계안이 도출된 이후에 상기 설계안에 따라 설계된 상기 벌류트 케이싱의 내부유로의 형상이 고정된 상태에서, 변경하고자 하는 출력에 대응되도록 재설계된 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프를 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a volute casing through which fluid is introduced and discharged; And an impeller that is rotatably coupled to the inside of the volute casing and has a flow path space through which fluid can pass extending in a circumferential direction, wherein the impeller is in consideration of an interaction with the volute casing. The internal flow channel cross-sectional area is variably formed within a preset range according to the angle of, and the volute casing considers the interaction with the impeller and the internal flow channel cross-sectional area is within a preset range according to the angle of the volute casing. The impeller and the volute casing are variably formed, and the cross-sectional area of each of the internal flow channels is controlled at the same time to obtain a design plan, and the internal flow channel cross-sectional area of the impeller according to the angle of the impeller is, It provides a single-channel pump capable of changing the output according to the impeller redesign, characterized in that the shape of the internal flow path of the volute casing designed according to the design plan is fixed and is redesigned to correspond to the desired output. .

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 임펠러 및 상기 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적은 설계변수에 의하여 생성된 베지어 곡선에 의하여 제어된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the cross-sectional area of the inner flow path of the impeller and the volute casing may be controlled by a Bezier curve generated by a design variable.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 설계변수는, 임펠러 각도에 따라 상기 임펠러의 내부유로 단면적이 변할 수 있는 2개의 임펠러 제어점; 및 벌류트 케이싱 각도에 따라 상기 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적이 변할 수 있는 3개의 벌류트 제어점을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the design variable includes two impeller control points at which the cross-sectional area of the inner flow path of the impeller can be changed according to the impeller angle; And three volute control points in which a cross-sectional area of an inner flow path of the volute casing can be changed according to an angle of the volute casing.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 벌류트 제어점은, 상기 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적이 가장 작은 부분이 시작하는 지점의 벌류트 케이싱 각도는 0도로 하고, 가장 큰 지점을 360도로 하며, 상기 벌류트 케이싱 각도를 가로축으로 하고, 상기 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적을 세로축으로 할 때, 상기 가로축과 상기 세로축의 임의의 점인 제1 벌류트 제어점, 제2 벌류트 제어점 및 제3 벌류트 제어점을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the volute control point is, the volute casing angle at the point where the portion of the volute casing starts with the smallest cross-sectional area of the inner flow path is 0 degrees, the largest point is 360 degrees, and When the lute casing angle is the horizontal axis and the internal flow path cross-sectional area of the volute casing is the vertical axis, a first volute control point, a second volute control point, and a third volute control point are arbitrary points between the horizontal axis and the vertical axis. It can be characterized.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 벌류트 케이싱의 내부 유로 단면적이 증가하는 지점을 제1 개시점으로 하고, 상기 벌류트 케이싱의 각도가 360도인 지점은 제1 종료점으로 하며, 상기 제1 개시점과 상기 제1 종료점 사이에서 3개의 상기 벌류트 제어점이 변할 때 상기 제1 개시점, 상기 제1 종료점 및 상기 3개의 벌류트 제어점으로 표현된 제1 베지어 곡선을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a point at which the cross-sectional area of the internal flow path of the volute casing increases is a first starting point, a point at which the angle of the volute casing is 360 degrees is a first end point, and the first starting point When the three volute control points change between the and the first end points, a first Bezier curve represented by the first start point, the first end point, and the three volute control points may be generated. .

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 벌류트 제어점은 상기 벌류트 각도가 90도일 때 내부유로 단면적이 0이상 3000mm2이하이고, 상기 제2 벌류트 제어점은 상기 벌류트 각도가 180도일 때 내부유로 단면적이 0이상 6000 mm2이하이며, 상기 제3 벌류트 제어점은 상기 벌류트 각도가 270도일 때, 내부유로 단면적이 3000 mm2이상 6000 mm2이하인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first volute control point has an internal flow channel cross-sectional area of 0 or more and 3000 mm 2 or less when the volute angle is 90 degrees, and the second volute control point is internal when the volute angle is 180 degrees. The flow path cross-sectional area is 0 or more and 6000 mm 2 or less, and the third volute control point may be characterized in that when the volute angle is 270 degrees, the inner flow path cross-sectional area is 3000 mm 2 or more and 6000 mm 2 or less.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 임펠러 제어점은, 상기 임펠러의 내부유로 단면적이 가장 작은 부분이 시작하는 지점의 임펠러 각도는 0도로 하고, 가장 큰 지점을 360도로 하며, 상기 임펠러 각도를 가로축으로 하고, 상기 임펠러의 내부유로 단면적을 세로축으로 할 때, 상기 가로축과 상기 세로축의 임의의 점인 제1 임펠러 제어점 및 제2 임펠러 제어점을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the impeller control point is, the impeller angle at the point where the portion of the inner flow passage with the smallest cross-sectional area of the impeller starts is 0 degrees, the largest point is 360 degrees, and the impeller angle is the horizontal axis. , When the cross-sectional area of the inner flow path of the impeller is a vertical axis, it may be characterized in that it has a first impeller control point and a second impeller control point that are arbitrary points between the horizontal axis and the vertical axis.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 임펠러의 내부 유로 단면적이 증가하는 지점을 제2 개시점으로 하고, 상기 임펠러 각도가 360도인 지점은 제2 종료점으로 하며, 상기 제2 개시점과 상기 제2 종료점 사이에서 2개의 상기 임펠러 제어점이 변할 때 상기 제2 개시점, 상기 제2 종료점 및 상기 2개의 제어점으로 표현된 제2 베지어 곡선을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a point at which the inner flow path cross-sectional area of the impeller increases is a second starting point, a point at which the impeller angle is 360 degrees is a second end point, and the second starting point and the second end point When the two impeller control points change between the two, the second start point, the second end point, and the second Bezier curve represented by the two control points may be generated.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 임펠러 제어점은 상기 임펠러 각도가 160도일 때 내부유로 단면적이 130 mm2이상 2330 mm2이하이고, 상기 제2 임펠러 제어점은 상기 임펠러 각도가 270도일 때 내부유로 단면적이 1600 mm2이상 3800 mm2이하인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first impeller control point has an inner channel cross-sectional area of 130 mm 2 or more and 2330 mm 2 or less when the impeller angle is 160 degrees, and the second impeller control point is the inner channel when the impeller angle is 270 degrees. It may be characterized in that the cross-sectional area is 1600 mm 2 or more and 3800 mm 2 or less.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 임펠러와 상기 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적은 선정된 목적함수가 최종목적함수값을 갖도록 동시에 제어되어 설계된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the cross-sectional area of the inner flow path of the impeller and the volute casing may be designed to be controlled simultaneously so that the selected objective function has a final objective function value.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 목적함수는, 펌프 효율, 유체력 분포영역, 중심거리를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the objective function may be characterized in that it includes a pump efficiency, a fluid force distribution region, and a center distance.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 펌프 효율은

Figure 112018048251070-pat00001
(여기서, η=펌프 효율, ρ=밀도, g=중력가속도, H=수두, Q=체적 유량, P=동력)인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the pump efficiency is
Figure 112018048251070-pat00001
(Here, η = pump efficiency, ρ = density, g = gravitational acceleration, H = head, Q = volume flow, P = power).

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유체력 분포영역은

Figure 112018048251070-pat00002
인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the fluid force distribution region is
Figure 112018048251070-pat00002
It can be characterized by being.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 중심거리인 원점부터 상기 유체력 분포영역의 질량 중심점과의 거리는,

Figure 112018048251070-pat00003
(Cx= 유체력 분포영역의 질량 중심점의 x축 좌표, Cy=유체력 분포영역의 질량 중심점의 y축 좌표)이며, 여기서,
Figure 112018048251070-pat00004
,
Figure 112018048251070-pat00005
인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the distance from the origin, which is the center distance, to the center of mass of the fluid force distribution region,
Figure 112018048251070-pat00003
(Cx = x-axis coordinate of the center of mass of the fluid force distribution area, Cy = y-axis of the center of mass of the fluid force distribution area), where,
Figure 112018048251070-pat00004
,
Figure 112018048251070-pat00005
It can be characterized by being.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프를 적용한 배수 처리 장치를 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object provides a wastewater treatment apparatus to which a single channel pump capable of changing the output according to the redesign of the impeller is applied.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 분뇨, 오폐수, 오물, 및 고형물과 같이 점도가 있는 슬러지를 막힘 현상 없이 펌핑하여 단일채널펌프의 고장 및 파손을 방지하고 높은 양정 효율을 갖는다.The effect of the present invention according to the configuration as described above is to prevent failure and breakage of the single channel pump by pumping sludge having viscosity such as manure, wastewater, filth, and solids without clogging, and has high lift efficiency.

또한, 본 발명에 따르면, 임펠러와 벌류트 케이싱의 상호작용을 분석하여 단일채널펌프를 설계함으로써, 단일채널펌프가 높은 효율을 갖되, 유체력에 의해 유발되는 진동이 최소화되도록 설계될 수 있다.In addition, according to the present invention, by analyzing the interaction between the impeller and the volute casing and designing a single channel pump, the single channel pump can be designed to have high efficiency, but minimize vibration caused by fluid force.

또한, 본 발명에 따르면, 펌프 출력이 변경될 필요가 있을 때, 최적 설계에 따라 도출된 설계안을 이용하여 신속하고 간편하게 임펠러의 형상을 원하는 펌프 출력을 얻을 수 있도록 변경할 수 있다.In addition, according to the present invention, when the pump output needs to be changed, the shape of the impeller can be quickly and simply changed so that the desired pump output can be obtained using the design plan derived according to the optimum design.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 종래의 보르텍스펌프 및 단일채널펌프의 내부를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 1회전 동안의 유체력의 분포도를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에 의해 설계된 단일채널펌프를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에 의해 설계된 임펠러의 내부유로 통로를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에 의해 설계된 벌류트 케이싱의 내부유로 통로를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 벌류트 케이싱의 설계변수, 설계영역 및 베지어 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 임펠러의 설계변수, 설계영역 및 베지어 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 예상목적함수 값을 도출하는 단계의 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 라틴 하이퍼 큐브 샘플링을 통해 결정된 실험점을 통해 벌류트 케이싱 각도에 따른 내부유로 단면적을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 라틴 하이퍼 큐브 샘플링을 통해 결정된 실험점을 통해 임펠러 각도에 따른 내부유로 단면적을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 실험점의 3개의 예상목적함수값을 각 축으로하여 나타낸 3차원 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 최종목적함수 값을 도출하는 단계의 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 실험점에 대한 펌프효율-유체력 분포영역, 펌프효율-중심거리, 유체력 분포영역-중심거리의 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 선택된 실험점에 대한 파레토 최적해 검증을 실시한 그래프이다.
도 16은 종래의 단일채널펌프와 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에 의해 설계된 단일채널펌프의 구간 압력 분포를 나타낸 예시도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법의 임펠러의 내부유로 형상을 재설계하는 단계의 순서도이다.
도 18은 비교예와 본 발명에 따른 실시예의 임펠러 각도에 따른 내부유로 단면적을 나타낸 그래프이다.
도 19는 비교예와 본 발명에 따른 실시예의 1회전 동안의 유체력의 분포도를 나타낸 예시도이다.1 is an exemplary view showing the interior of a conventional vortex pump and a single channel pump.
2 is a flow chart of a design method of a single-channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view showing a distribution diagram of fluid force during one rotation in a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing a single-channel pump designed by a design method of a single-channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing an internal flow path of an impeller designed by a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view showing an inner flow path of a volute casing designed by a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing design parameters, design regions, and Bezier curves of a volute casing in a design method of a single-channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing design parameters, design regions, and Bezier curves of an impeller in a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.
9 is a flow chart of the steps of deriving a predicted objective function value in a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing the cross-sectional area of the inner flow path according to the volute casing angle through an experimental point determined through Latin hyper cube sampling in the design method of a single-channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention. to be.
11 is a graph showing the cross-sectional area of the inner flow path according to the impeller angle through the experimental points determined through Latin hyper cube sampling in the design method of the single channel pump capable of changing the output according to the impeller redesign according to an embodiment of the present invention.
12 is a three-dimensional graph showing three predicted objective function values of an experimental point as each axis in a design method of a single-channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.
13 is a flow chart of the steps of deriving a final objective function value in a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.
14 is a pump efficiency for an experiment point in a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention-fluid force distribution area, pump efficiency-center distance, fluid force distribution area- It is a graph of the center distance.
15 is a graph showing a Pareto optimal solution verification for an experimental point selected in a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is an exemplary view showing a section pressure distribution of a conventional single-channel pump and a single-channel pump designed by a design method of a single-channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.
17 is a flow chart of steps of redesigning the shape of an internal flow path of an impeller in a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.
18 is a graph showing the cross-sectional area of the inner flow path according to the impeller angle of the comparative example and the example according to the present invention.
19 is an exemplary view showing a distribution diagram of fluid force during one rotation of a comparative example and an example according to the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and therefore is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, bonded)" with another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in the middle. "Including the case. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법의 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 1회전 동안의 유체력의 분포도를 나타낸 예시도이다.2 is a flow chart of a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a flow chart of a design method of a single channel pump capable of changing the output according to an embodiment of the present invention. It is an exemplary diagram showing the distribution of fluid force during one rotation in the design method of a single channel pump.

도 2에 도시된 바와 같이, 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법은 먼저, 단일채널펌프의 임펠러 및 벌류트 케이싱의 형상을 고려하여 3개의 목적함수를 선정하는 단계(S210)을 수행할 수 있다.As shown in Fig. 2, the design method of a single-channel pump capable of changing the output according to the impeller redesign is first, the step of selecting three objective functions in consideration of the shape of the impeller and volute casing of the single-channel pump (S210 ) Can be performed.

단일채널펌프의 임펠러 및 벌류트 케이싱의 형상을 고려하여 3개의 목적함수를 선정하는 단계(S210)에서, 상기 목적함수는, 단일채널펌프를 설계할 때 요구되는 설계 사양인 펌프 효율, 유체력 분포영역, 중심거리이다.In the step of selecting three objective functions in consideration of the shape of the impeller and volute casing of the single-channel pump (S210), the objective functions are pump efficiency, fluid force distribution, which are design specifications required when designing a single-channel pump. Area, center distance.

상기 펌프 효율은 하기의 수학식1과 같다.The pump efficiency is shown in Equation 1 below.

Figure 112018048251070-pat00006
Figure 112018048251070-pat00006

여기서, η=펌프 효율, ρ=밀도, g=중력가속도, H=수두, Q=체적 유량, P=동력이다.Here, η = pump efficiency, ρ = density, g = gravitational acceleration, H = head, Q = volume flow, P = power.

상기 유체력 분포영역(As)은 하기의 수학식2를 통해 연산될 수 있으며, 유체력 분포영역은 도 3에 해칭된 면적과 동일하다.The fluid force distribution area As can be calculated through Equation 2 below, and the fluid force distribution area is the same as the area hatched in FIG. 3.

Figure 112018048251070-pat00007
Figure 112018048251070-pat00007

상기 중심거리(Ds)는 도 3에 도시된 바와 같이, 원점(O)부터 상기 유체력 분포영역(As)의 질량 중심점까지의 거리를 의미하며, 하기의 수학식3과 같다.The center distance Ds refers to a distance from the origin O to the center of mass of the fluid force distribution region As, as shown in FIG. 3, and is expressed in Equation 3 below.

Figure 112018048251070-pat00008
Figure 112018048251070-pat00008

여기서, Cx=유체력 분포영역의 질량 중심점(C)의 x축 좌표, Cy=유체력 분포영역의 질량 중심점(C)의 y축 좌표이다.Here, Cx=x-axis coordinate of the center of mass point C of the fluid force distribution area, and Cy= y-axis coordinate of the center of mass point C of the fluid force distribution area.

그리고, Cx 및 Cy는 각각 하기의 수학식4 및 수학식5를 통해 계산될 수 있다.And, Cx and Cy can be calculated through Equations 4 and 5 below, respectively.

Figure 112018048251070-pat00009
Figure 112018048251070-pat00009

Figure 112018048251070-pat00010
Figure 112018048251070-pat00010

상술한 수학식1은 본 발명인 단일채널펌프의 효율을 도출하도록 하며, 수학식 2 내지 수학식 5는 단일채널펌프의 진동의 발생 정도를 도출할 수 있도록 한다.Equation 1 described above is used to derive the efficiency of the single channel pump of the present invention, and Equations 2 to 5 are used to derive the degree of vibration of the single channel pump.

상기 단일채널펌프의 임펠러 및 벌류트 케이싱의 형상을 고려하여 3개의 목적함수를 선정하는 단계(S210) 이후에는, 임펠러 및 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적을 동시에 제어하여 상호작용을 분석하기 위한 설계변수를 설정하는 단계(S220)를 수행할 수 있다.After the step of selecting three objective functions in consideration of the shape of the impeller and volute casing of the single-channel pump (S210), design variables for analyzing the interaction by simultaneously controlling the cross-sectional area of the inner flow path of the impeller and volute casing The step of setting (S220) may be performed.

임펠러 및 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적을 동시에 제어하여 상호작용을 분석하기 위한 설계변수를 설정하는 단계(S220)를 구체적으로 설명하기 전에 먼저 하기 도면을 참조하여 단일채널펌프(100)에 대해 설명하도록 한다.Before explaining in detail the step (S220) of setting a design variable for analyzing the interaction by simultaneously controlling the cross-sectional area of the inner flow path of the impeller and the volute casing (S220), first to describe the single channel pump 100 with reference to the following drawings. do.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에 의해 설계된 단일채널펌프를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에 의해 설계된 임펠러의 내부유로 통로를 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에 의해 설계된 벌류트 케이싱의 내부유로 통로를 도시한 사시도이다.4 is a perspective view showing a single channel pump designed by a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an impeller material according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view showing the internal flow path of the impeller designed by the design method of the single channel pump capable of changing the output according to the design, Figure 6 is a single channel pump capable of changing the output according to the impeller redesign according to an embodiment of the present invention It is a perspective view showing the inner flow path of the volute casing designed by the design method of.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에 의해 설계된 단일채널펌프(100)는 벌류트 케이싱(110)과 임펠러(120)를 포함한다.4 to 6, the single-channel pump 100 designed by the design method of a single-channel pump capable of changing the output according to the impeller redesign includes a volute casing 110 and an impeller 120.

상기 벌류트 케이싱(110)은 유체가 통과할 수 있는 유로 공간이 원주 방향으로 연장 형성된다. 구체적으로, 상기 벌류트 케이싱(110)은 유체가 통과할 수 있는 유로가 원주 방향으로 나선형으로 연장 형성될 수 있으며, 내부에 유체가 유입 및 배출될 수 있는 출구가 형성될 수 있다.The volute casing 110 is formed to extend in a circumferential direction in a flow path space through which a fluid can pass. Specifically, the volute casing 110 may have a flow path through which the fluid passes may be formed to extend spirally in a circumferential direction, and an outlet through which the fluid may be introduced and discharged may be formed.

상기 임펠러(120)는 상기 벌류트 케이싱(110)의 내측에 마련되되, 유체의 유입 및 배출을 위해 회전 가능하도록 결합된다. 구체적으로, 상기 임펠러(120)는 상기 벌류트 케이싱(110)의 내부 중심에 설치될 수 있으며, 상기 임펠러(120)는 대체적으로 원통 형상으로 마련될 수 있으며, 만곡 형성될 수 있다. 그리고, 도시하지는 않았으나, 상기 임펠러(120)는 모터(미도시)와 연결된 구동축(미도시)과 연결되며, 상기 모터의 동력에 의해 회전 가능하도록 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 임펠러(120)는 회전시 유입되는 유체를 원심력을 이용하여 유동시킬 수 있다.The impeller 120 is provided on the inside of the volute casing 110, and is coupled to be rotatable for inflow and outflow of fluid. Specifically, the impeller 120 may be installed in the inner center of the volute casing 110, and the impeller 120 may be provided in a generally cylindrical shape, and may be curved. Further, although not shown, the impeller 120 is connected to a drive shaft (not shown) connected to a motor (not shown), and may be provided to be rotatable by the power of the motor. The impeller 120 provided as described above may flow the fluid introduced during rotation using centrifugal force.

또한, 상기 임펠러(120)는 블레이드리스(Bladeless) 임펠러일 수 있다. 이처럼 마련된 상기 임펠러(120)는 유체를 펌핑할 때, 막힘 현상으로 인해 유발되는 고장 및 파손을 방지할 수 있다.In addition, the impeller 120 may be a bladeless impeller. The impeller 120 provided as described above can prevent failure and damage caused by clogging when pumping fluid.

설명의 편의를 위해, 전술한 바와 같이 마련된 단일채널펌프(100)의 벌류트 케이싱(110)은 유체가 유동되는 내부유로 단면적 중 가장 작은 단면적인 곳이 시작하는 지점의 벌류트 각도를 0도로 하고, 내부유로 단면적이 가장 큰 지점의 벌류트 각도를 360도로 한다.For convenience of explanation, the volute casing 110 of the single channel pump 100 provided as described above has a volute angle of 0 degrees at the point where the smallest cross-sectional area of the cross-sectional area of the inner flow path through which the fluid flows starts. , The volute angle at the point with the largest cross-sectional area of the internal flow channel is 360 degrees.

또한, 상기 임펠러(120)는 유체가 유동되는 내부유로 단면적 중 가장 작은 부분이 시작되는 지점의 임펠러 각도를 0도로 하고, 내부유로 단면적이 가장 큰 지점의 임펠러 각도를 360도로 한다.In addition, the impeller 120 has an impeller angle of 0 degrees at a point where the smallest part of the cross-sectional area of the inner flow path through which the fluid flows, and 360 degrees at the point where the cross-sectional area of the inner flow path is the largest.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 벌류트 케이싱의 설계변수, 설계영역 및 베지어 곡선을 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 임펠러의 설계변수, 설계영역 및 베지어 곡선을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing design parameters, design areas, and Bezier curves of a volute casing in a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention. A graph showing the design parameters, design areas, and Bezier curves of the impeller in the design method of a single channel pump capable of changing the output according to the redesign of the impeller according to an embodiment of

도 7 및 도 8을 더 참조하면, 임펠러 및 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적을 동시에 제어하여 상호작용을 분석하기 위한 설계변수를 설정하는 단계(S220)에서 상기 설계변수는, 임펠러 각도에 따라 상기 임펠러의 내부유로 단면적이 변할 수 있는 2개의 임펠러 제어점 및 벌류트 케이싱 각도에 따라 상기 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적이 변할 수 있는 3개의 벌류트 제어점을 포함한다.7 and 8, in step (S220) of setting a design variable for analyzing the interaction by simultaneously controlling the cross-sectional area of the inner flow path of the impeller and the volute casing, the design variable is the impeller according to the impeller angle. It includes two impeller control points that can change the cross-sectional area of the internal flow path of the volute casing and three volute control points that can change the cross-sectional area of the internal flow path of the volute casing according to the volute casing angle.

보다 구체적으로, 2개의 임펠러 제어점과 3개의 벌류트 제어점으로 이루어진 설계변수는, 각 임펠러 제어점과 벌류트 제어점을 변화시킴으로써, 임펠러 각도 및 벌류트 각도에 따른 내부 유로 단면적이 변화되도록 할 수 있다. 그리고, 임펠러 각도 및 벌류트 각도에 따라 변화한 내부 유로 단면적에 의해 설계된 임펄롸 벌류트의 내부 유로 형상은 상기 목적함수값에 영향을 미칠 수 있다.More specifically, the design variable consisting of two impeller control points and three volute control points can change the internal flow path cross-sectional area according to the impeller angle and the volute angle by changing each impeller control point and the volute control point. In addition, the shape of the internal flow path of the impulse volute designed by the internal flow path cross-sectional area changed according to the impeller angle and the volute angle may affect the objective function value.

임펠러 및 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적을 동시에 제어하여 상호작용을 분석하기 위한 설계변수를 설정하는 단계(S220) 이후에는, 상기 설정된 설계변수의 상한값 및 하한값을 결정하여 설계영역을 지정하는 단계(S230)를 수행할 수 있다.After the step of simultaneously controlling the cross-sectional area of the inner flow path of the impeller and the volute casing to set the design variable for analyzing the interaction (S220), the step of determining the upper limit and the lower limit of the set design variable and designating the design area (S230) ) Can be performed.

구체적으로, 상기 설정된 설계변수의 상한값 및 하한값을 결정하여 설계영역을 지정하는 단계(S230)에서, 상기 벌류트 제어점은, 상기 벌류트 케이싱(110)의 내부유로 단면적이 가장 작은 부분이 시작하는 지점의 벌류트 케이싱 각도는 0도로 하고, 가장 큰 지점을 360도로 할 수 있다. 그리고, 상기 벌류트 제어점은, 도 7에 도시된 것처럼 상기 벌류트 케이싱 각도를 가로축으로 하고, 상기 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적을 세로축으로 할 때, 상기 가로축과 상기 세로축의 임의의 점인 제1 벌류트 제어점(111), 제2 벌류트 제어점(112) 및 제3 벌류트 제어점(113)을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, in the step (S230) of designating the design region by determining the upper and lower limit values of the set design variable, the volute control point is a point at which the portion of the volute casing 110 with the smallest cross-sectional area of the inner flow path starts. The volute casing angle of is 0 degrees, and the largest point can be 360 degrees. And, the volute control point, as shown in Figure 7, when the volute casing angle is the horizontal axis and the internal flow path cross-sectional area of the volute casing is the vertical axis, the first bee is an arbitrary point between the horizontal axis and the vertical axis. It may be characterized as having a lute control point 111, a second volute control point 112 and a third volute control point 113.

그리고, 상기 제1 벌류트 제어점(111)은 상기 벌류트 각도가 90도일 때 내부유로 단면적이 0이상 3000 mm2 이하이고, 상기 제2 벌류트 제어점(112)은 상기 벌류트 각도가 180도일 때 내부유로 단면적이 0이상 6000 mm2 이하이며, 상기 제3 벌류트 제어점(113)은 상기 벌류트 각도가 270도일 때, 내부유로 단면적이 3000 mm2 이상 6000 mm2 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, when the volute angle is 90 degrees, the first volute control point 111 has a cross-sectional area of 0 or more and 3000 mm 2 or less, and the second volute control point 112 has a volute angle of 180 degrees. The inner channel cross-sectional area is 0 or more and 6000 mm 2 or less, and the third volute control point 113 may be characterized in that the inner channel cross-sectional area is 3000 mm 2 or more and 6000 mm 2 or less when the volute angle is 270 degrees.

또한, 상기 임펠러 제어점은, 상기 임펠러(110)의 내부유로 단면적이 가장 작은 부분이 시작하는 지점의 임펠러 각도는 0도로 하고, 가장 큰 지점을 360도로 할 수 있다. 그리고, 상기 임펠러 제어점은, 도 8에 도시된 것처럼, 상기 임펠러 각도를 가로축으로 하고, 상기 임펠러(120)의 내부유로 단면적을 세로축으로 할 때, 상기 가로축과 상기 세로축의 임의의 점인 제1 임펠러 제어점(121) 및 제2 임펠러 제어점(122)을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the impeller control point may have an impeller angle of 0 degrees at a point where the portion of the impeller 110 starts with the smallest cross-sectional area of the inner flow path, and the largest point may be 360 degrees. And, the impeller control point, as shown in Figure 8, when the impeller angle is the horizontal axis and the internal flow path cross-sectional area of the impeller 120 is the vertical axis, a first impeller control point which is an arbitrary point between the horizontal axis and the vertical axis (121) and a second impeller control point (122).

그리고, 상기 제1 임펠러 제어점(121)은 상기 임펠러 각도가 160도일 때 내부유로 단면적이 130 mm2 이상 2330 mm2 이하이고, 상기 제2 임펠러 제어점(122)은 상기 임펠러 각도가 270도일 때 내부유로 단면적이 1600 mm2 이상 3800 mm2 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the first impeller control point 121 has an internal flow channel cross-sectional area of 130 mm 2 or more and 2330 mm 2 or less when the impeller angle is 160 degrees, and the second impeller control point 122 is an internal flow channel when the impeller angle is 270 degrees. It may be characterized in that the cross-sectional area is 1600 mm 2 or more and 3800 mm 2 or less.

상기 설정된 설계변수의 상한값 및 하한값을 결정하여 설계영역을 지정하는 단계(S230)에서 상기 설계영역은 선행 계산을 통해서 목적함수인 펌프 효율이 급격하게 저하되거나, 유체력 분포영역 및 중심 거리에 의해 진동이 커지지 않는 범위 내로 결정된 것이다.In the step (S230) of designating the design region by determining the upper and lower limit values of the set design variable, the design region rapidly decreases the pump efficiency, which is an objective function, through preliminary calculation, or vibrates due to the fluid force distribution region and the center distance. It was decided within the range of not growing.

상기 설정된 설계변수의 상한값 및 하한값을 결정하여 설계영역을 지정하는 단계(S230) 이후에는, 지정된 설계영역에서 베지어 곡선을 이용하여 설계변수를 조합하는 단계(S240)를 수행할 수 있다.After determining the upper and lower limit values of the set design variables to designate a design region (S230), a step (S240) of combining design variables using a Bezier curve in the designated design region may be performed.

베지어 곡선(Bezier curve)은 현실적으로 얻을 수 있는 데이터를 이용하여 그 데이터들로 표현할 수 있는 가장 이상적인 수학적인 직선 혹은 곡선을 얻어내는 커브 피팅(Curve fitting) 방법 중 하나이다.The Bezier curve is one of the curve fitting methods to obtain the most ideal mathematical straight line or curve that can be expressed by using data that can be obtained in reality.

구체적으로, 지정된 설계영역에서 베지어 곡선을 이용하여 설계변수를 조합하는 단계(S240)는 상기 벌류트 케이싱(110)의 내부 유로 단면적이 증가하는 지점을 제1 개시점(114)으로 하고, 상기 벌류트 케이싱의 각도가 360도인 지점은 제1 종료점(115)으로 하며, 상기 제1 개시점(114)과 상기 제1 종료점(115) 사이에서 3개의 상기 벌류트 제어점(111, 112, 113)이 변할 때 상기 제1 개시점(114), 상기 제1 종료점(115) 및 상기 3개의 벌류트 제어점(111, 112, 113)으로 표현된 제2 베지어 곡선을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, in the step (S240) of combining design variables using a Bezier curve in a designated design area, a point at which the internal flow path cross-sectional area of the volute casing 110 increases is a first starting point 114, and the The point at which the angle of the volute casing is 360 degrees is a first end point 115, and three volute control points 111, 112, 113 between the first start point 114 and the first end point 115 When this changes, a second Bezier curve represented by the first start point 114, the first end point 115, and the three volute control points 111, 112, 113 may be generated. .

또한, 상기 임펠러의 내부 유로 단면적이 증가하는 지점을 제2 개시점(123)으로 하고, 상기 임펠러 각도가 360도인 지점은 제2 종료점(124)으로 하며, 상기 제2 개시점(123)과 상기 제2 종료점(124) 사이에서 2개의 상기 임펠러 제어점(121, 122)이 변할 때 상기 제2 개시점(123), 상기 제2 종료점(124) 및 상기 2개의 제어점(121, 122)으로 표현된 제1 베지어 곡선을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, a point at which the inner flow path cross-sectional area of the impeller increases is a second start point 123, and a point at which the impeller angle is 360 degrees is a second end point 124, and the second start point 123 and the When the two impeller control points 121 and 122 change between the second end points 124, the second start point 123, the second end point 124, and the two control points 121, 122 It may be characterized by generating a first Bezier curve.

단, 본 발명의 일실시예에서는 2개의 임펠러 제어점(121, 122)과 3개의 벌류트 제어점(111, 112, 113)이 상하로만 이동되도록 하였으나, 이에 한정되지 않고, 좌우로 이동되도록 마련될 수도 있다.However, in an embodiment of the present invention, two impeller control points 121 and 122 and three volute control points 111, 112 and 113 are moved only up and down, but are not limited thereto, and may be provided to move left and right. have.

지정된 설계영역에서 베지어 곡선을 이용하여 설계변수를 조합하는 단계(S240) 이후에는, 조합된 설계변수를 이용하여 수치해석을 수행함으로써, 설계변수에 따른 예상목적함수값을 도출하는 단계(S250)를 수행할 수 있다. After the step of combining the design variables using the Bezier curve in the designated design area (S240), the step of deriving the predicted objective function value according to the design variable by performing numerical analysis using the combined design variable (S250) You can do it.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 예상목적함수 값을 도출하는 단계의 순서도이다.9 is a flow chart of the steps of deriving a predicted objective function value in a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.

도 9를 더 참조하면, 조합된 설계변수를 이용하여 수치해석을 수행함으로써, 설계변수에 따른 예상목적함수값을 도출하는 단계(S250)는 먼저, 설계영역에서 라틴 하이퍼 큐브 샘플링(LHS)을 통해 상기 설계변수로 이루어진 복수개의 실험점을 결정하는 단계(S251)를 수행할 수 있다.Referring further to FIG. 9, the step of deriving the expected objective function value according to the design variable by performing numerical analysis using the combined design variable (S250) is, first, through Latin hyper cube sampling (LHS) in the design area. A step (S251) of determining a plurality of experimental points consisting of the design variables may be performed.

실험점
1~25Experimental point
1-25 임펠러 내부유로 단면적Cross-sectional area of the flow path inside the impeller 벌류트 케이싱 내부유로 단면적Volute casing inner flow channel cross-sectional area 제1 임펠러
제어점1st impeller
Control point 제2 임펠러
제어점2nd impeller
Control point 제1 벌류트
제어점First volute
Control point 제2 벌류트
제어점2nd volute
Control point 제3 벌류트
제어점3rd volute
Control point set1set1 713.6735713.6735 2273.4692273.469 1285.7141285.714 5397.965397.96 5510.20415510.2041 set2set2 23302330 2632.6532632.653 857.1429857.1429 3459.183459.18 4714.28574714.2857 set3set3 1342.2451342.245 3216.3273216.327 979.5918979.5918 2948.982948.98 30003000 set4set4 2240.2042240.204 2004.0822004.082 2571.4292571.429 3153.063153.06 3979.59183979.5918 set5set5 174.898174.898 3485.7143485.714 673.4694673.4694 2744.92744.9 3795.91843795.9184 set6set6 2195.3062195.306 3036.7353036.735 2387.7552387.755 3867.353867.35 5632.65315632.6531 set7set7 1117.7551117.755 2722.4492722.449 2204.0822204.082 500500 4408.16334408.1633 set8set8 893.2653893.2653 2497.9592497.959 2326.5312326.531 5091.845091.84 3489.79593489.7959 set9set9 1656.5311656.531 1689.7961689.796 1530.6121530.612 3969.393969.39 5081.63275081.6327 set10set10 1521.8371521.837 3530.6123530.612 367.3469367.3469 4173.474173.47 4897.95924897.9592 set11set11 1881.021881.02 3171.4293171.429 1775.511775.51 806.122806.122 3244.8983244.898 set12set12 1387.1431387.143 2183.6732183.673 30003000 2438.782438.78 5142.85715142.8571 set13set13 2015.7142015.714 2138.7762138.776 183.6735183.6735 1418.371418.37 5693.87765693.8776 set14set14 2150.4082150.408 3126.5313126.531 1346.9391346.939 1112.241112.24 5326.53065326.5306 set15set15 983.0612983.0612 3710.2043710.204 1653.0611653.061 1826.531826.53 4224.48984224.4898 set16set16 668.7755668.7755 3620.4083620.408 2938.7762938.776 4275.514275.51 3734.69393734.6939 set17set17 534.0816534.0816 16001600 551.0204551.0204 3255.13255.1 5265.30615265.3061 set18set18 803.4694803.4694 1644.8981644.898 2632.6532632.653 4785.714785.71 4653.06124653.0612 set19set19 1970.8161970.816 1734.6941734.694 1897.9591897.959 1214.291214.29 5020.40825020.4082 set20set20 848.3673848.3673 2542.8572542.857 61.2244961.22449 3051.023051.02 3918.36743918.3674 set21set21 2060.6122060.612 3755.1023755.102 734.6939734.6939 2132.652132.65 4102.04084102.0408 set22set22 1162.6531162.653 3665.3063665.306 2020.4082020.408 4683.674683.67 5448.97965448.9796 set23set23 1072.8571072.857 3351.023351.02 00 1622.451622.45 4836.73474836.7347 set24set24 2105.512105.51 2857.1432857.143 2081.6332081.633 5193.885193.88 4040.81634040.8163 set25set25 1925.9181925.918 3440.8163440.816 2755.1022755.102 2030.612030.61 4469.38784469.3878

실험점
26~50Experimental point
26-50 임펠러 내부유로 단면적Cross-sectional area of the flow path inside the impeller 벌류트 케이싱 내부유로 단면적Volute casing inner flow channel cross-sectional area 제1 임펠러
제어점1st impeller
Control point 제2 임펠러
제어점2nd impeller
Control point 제1 벌류트
제어점First volute
Control point 제2 벌류트
제어점2nd volute
Control point 제3 벌류트
제어점3rd volute
Control point set26set26 1701.4291701.429 1914.2861914.286 1102.040821102.04082 3765.306123765.30612 3428.5713428.571 set27set27 444.2857444.2857 1779.5921779.592 1959.183671959.18367 908.163265908.163265 4775.514775.51 set28set28 1746.3271746.327 2902.0412902.041 2693.877552693.87755 3561.224493561.22449 3061.2243061.224 set29set29 758.5714758.5714 3306.1223306.122 2877.551022877.55102 1928.571431928.57143 5387.7555387.755 set30set30 623.8776623.8776 2318.3672318.367 795.918367795.918367 704.081633704.081633 3306.1223306.122 set31set31 264.6939264.6939 2228.5712228.571 918.367347918.367347 4887.75514887.7551 3612.2453612.245 set32set32 1791.2241791.224 2677.5512677.551 122.44898122.44898 1316.326531316.32653 3551.023551.02 set33set33 354.4898354.4898 2991.8372991.837 428.571429428.571429 3663.265313663.26531 5571.4295571.429 set34set34 1611.6331611.633 38003800 1836.734691836.73469 4377.551024377.55102 3857.1433857.143 set35set35 2285.1022285.102 3261.2243261.224 306.122449306.122449 4581.632654581.63265 3367.3473367.347 set36set36 1836.1221836.122 1869.3881869.388 1469.387761469.38776 1010.204081010.20408 3183.6733183.673 set37set37 1476.9391476.939 2363.2652363.265 244.897959244.897959 4071.428574071.42857 5755.1025755.102 set38set38 130130 2453.0612453.061 1408.163271408.16327 2642.857142642.85714 4346.9394346.939 set39set39 1432.0411432.041 2587.7552587.755 489.795918489.795918 55005500 4163.2654163.265 set40set40 1207.5511207.551 2408.1632408.163 1591.836731591.83673 1724.48981724.4898 5816.3275816.327 set41set41 938.1633938.1633 1959.1841959.184 2265.306122265.30612 2540.816332540.81633 3673.4693673.469 set42set42 1252.4491252.449 2767.3472767.347 1714.285711714.28571 3357.142863357.14286 4530.6124530.612 set43set43 1027.9591027.959 3575.513575.51 1224.48981224.4898 2234.693882234.69388 60006000 set44set44 578.9796578.9796 3395.9183395.918 1040.816331040.81633 5295.918375295.91837 4285.7144285.714 set45set45 1566.7351566.735 2093.8782093.878 2816.326532816.32653 4989.795924989.79592 5938.7765938.776 set46set46 219.7959219.7959 2812.2452812.245 2510.204082510.20408 4479.591844479.59184 4959.1844959.184 set47set47 399.3878399.3878 2946.9392946.939 1163.265311163.26531 602.040816602.040816 5204.0825204.082 set48set48 489.1837489.1837 3081.6333081.633 2142.857142142.85714 2336.734692336.73469 3122.4493122.449 set49set49 309.5918309.5918 2048.982048.98 2448.979592448.97959 2846.938782846.93878 5877.5515877.551 set50set50 1297.3471297.347 1824.491824.49 612.244898612.244898 1520.408161520.40816 4591.8374591.837

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 라틴 하이퍼 큐브 샘플링을 통해 결정된 실험점을 통해 벌류트 케이싱 각도에 따른 내부유로 단면적을 나타낸 그래프이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 라틴 하이퍼 큐브 샘플링을 통해 결정된 실험점을 통해 임펠러 각도에 따른 내부유로 단면적을 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing the cross-sectional area of the inner flow path according to the volute casing angle through an experimental point determined through Latin hyper cube sampling in the design method of a single-channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention. 11 is a graph showing the cross-sectional area of the internal flow path according to the impeller angle through the experimental point determined through Latin hyper cube sampling in the design method of the single channel pump capable of changing the output according to the impeller redesign according to an embodiment of the present invention. to be.

그리고, 표 1 및 표 2는 라틴 하이퍼 큐브 샘플링을 통해 결정된 실험점을 표로 나타낸 것이다. 보다 구체적으로, 상기 표 1 및 표 2는 제1 임펠러 제어점(121), 제2 임펠러 제어점(122), 제1 벌류트 제어점(111), 제2 벌류트 제어점(112) 및 제3 벌류트 제어점(113)을 라틴 하이퍼 큐브 샘플링을 통해 선정하고, 이에 따른 내부유로 단면적을 나타낸 표이다.In addition, Tables 1 and 2 show experimental points determined through Latin hypercube sampling as a table. More specifically, Tables 1 and 2 show a first impeller control point 121, a second impeller control point 122, a first volute control point 111, a second volute control point 112, and a third volute control point. (113) is selected through Latin hypercube sampling and is a table showing the cross-sectional area of the internal flow path.

또한, 도 10의 (a) 및 도 11의 (a)는 표 1의 실험점 1 내지 25를 이용하여 나타낸 베지어곡선이며, 도 10의 (b) 및 도 11의 (b)는 표 2의 실험점 26 내지 50을 이용하여 나타낸 베지어곡선이다.In addition, Figure 10 (a) and Figure 11 (a) are Bezier curves shown using experimental points 1 to 25 of Table 1, and Figures 10 (b) and 11 (b) are of Table 2 It is a Bezier curve expressed using experimental points 26 to 50.

설계영역에서 라틴 하이퍼 큐브 샘플링(LHS)을 통해 상기 설계변수로 이루어진 복수개의 실험점을 결정하는 단계(S251)에서는 베지어 곡선을 통해 구한 상기 임펠러 제어점 및 상기 벌류트 제어점을 조합하여 최적의 목적함수 값을 계산할 복수개의 실험점을 결정한다. 도 10 및 도 11에 도시된 그래프는 라틴 하이퍼 큐브 샘플링을 통해 결정된 실험점을 이용하여 나타낸 복수의 베지어곡선을 확인할 수 있다. 이러한 베지어곡선은 모두 설계 영역 내에 위치함을 확인할 수 있다.In the step (S251) of determining a plurality of experimental points consisting of the design variables through Latin hypercube sampling (LHS) in the design area, the optimal objective function is obtained by combining the impeller control points and the volute control points obtained through the Bezier curve. Determine a plurality of experimental points to calculate the value. The graphs shown in FIGS. 10 and 11 can confirm a plurality of Bezier curves represented by using experimental points determined through Latin hyper cube sampling. It can be seen that all of these Bezier curves are located within the design area.

설계영역에서 라틴 하이퍼 큐브 샘플링(LHS)을 통해 상기 설계변수로 이루어진 복수개의 실험점을 결정하는 단계(S251) 이후에는, 이전 단계에서 결정된 복수개의 실험점에 대한 정상 및 비정상 해석을 통해 상기 예상목적함수값을 도출하는 단계(S252)를 수행할 수 있다. 여기서, 예상목적함수값은 전술한 수치해석 방법을 통해 상기 실험점에 의해 정해진 임펠러와 벌류트의 내부 유로 형상을 갖는 단일채널펌프의 목적함수값을 계산한 값이다. 그리고 이때, 상기 임펠러 및 상기 벌류트 케이싱의 내부 유동장은 비압축성 3차원 정상 및 비정상상태로 가정된 상태에서 수치해석이 이루어질 수 있다.After the step (S251) of determining a plurality of experimental points composed of the design variables through Latin hypercube sampling (LHS) in the design area, the predicted purpose is performed through normal and abnormal analysis of the plurality of experimental points determined in the previous step. The step of deriving a function value (S252) may be performed. Here, the predicted objective function value is a value obtained by calculating the objective function value of a single channel pump having an internal flow path shape of an impeller and a volute determined by the experimental point through the above-described numerical analysis method. In this case, the internal flow field of the impeller and the volute casing may be numerically analyzed in a state that is assumed to be incompressible three-dimensional normal and abnormal state.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 실험점의 3개의 예상목적함수값을 각 축으로하여 나타낸 3차원 그래프이다.12 is a three-dimensional graph showing three predicted objective function values of an experimental point as each axis in a design method of a single-channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.

결정된 복수개의 실험점에 대한 정상 및 비정상 해석을 통해 상기 예상목적함수값을 도출하는 단계(S252) 이후에는, 도출된 예상목적함수값을 변수로 한 3차원 파레토 최적해를 이용하여 임펠러와 벌류트 케이싱의 내부 유로 형상이 목적함수에 미치는 영향을 분석하는 단계(S253)를 더 수행할 수 있다. After the step (S252) of deriving the predicted objective function value through the normal and abnormal analysis of the determined plurality of experimental points (S252), the impeller and volute casing are performed using a three-dimensional Pareto optimal solution using the derived predicted objective function value as a variable. A step (S253) of analyzing the influence of the shape of the internal flow path on the objective function may be further performed.

구체적으로, 도출된 예상목적함수값을 변수로 한 3차원 파레토 최적해를 이용하여 임펠러와 벌류트 케이싱의 내부 유로 형상이 목적함수에 미치는 영향을 분석하는 단계(S253)에서는 도 12에 도시된 것처럼, 펌프효율, 중심거리, 유체력분포영역을 각각의 축으로 하는 3차원 그래프에 복수의 상기 실험점에 대해 각각 계산한 상기 예상목적함수값을 나타낼 수 있다. 그리고 도시된 그래프를 통해서, 임펠러 제어점과 벌류트 제어점의 조합으로 이루어진 상기 실험점에 의해 생성된 베지어곡선에 따라 설계된 단일채널펌프의 예상목적함수값을 상호 비교하여, 임펠러와 벌류트 케이싱의 내부 유로 형상이 목적함수에 미치는 영향을 분석할 수 있다.Specifically, in the step (S253) of analyzing the effect of the shape of the inner flow path of the impeller and volute casing on the objective function using the 3D Pareto optimal solution with the derived expected objective function value as a variable, as shown in FIG. The predicted objective function values calculated for each of the plurality of experimental points may be displayed on a three-dimensional graph having pump efficiency, center distance, and fluid force distribution region as respective axes. And through the graph shown, the predicted objective function values of the single-channel pump designed according to the Bezier curve generated by the experimental point consisting of a combination of the impeller control point and the volute control point are compared with each other, and the interior of the impeller and the volute casing The effect of flow path shape on the objective function can be analyzed.

이때, 최적 설계된 도 12에서의 제1 임펠러 제어점(121)의 내부유로 단면적은 300mm2 이상1650mm2 이하이고, 제2 임펠러 제어점(122)의 내부유로 단면적은 1600mm2 이상2750mm2 이하이며, 제1 벌류트 제어점(111)의 내부유로 단면적은 0 초과250mm2 이하이고, 제2 벌류트 제어점(112)의 내부유로 단면적은 1250mm2 이상2400mm2 이하이며, 제3 벌류트 제어점(113)의 내부유로 단면적은 4750mm2 이상6000mm2 이하로 마련될 수 있다.At this time, the internal flow path cross-sectional area of the first impeller, the control point 121 in the perfect design 12 is 300mm 2, more than 1650mm 2 or less, and the second is the internal flow path cross-sectional area of the impeller, the control point 122 is more than 1600mm 2 2750mm 2 or less, the first volute control point 111 inside the flow passage area is more than 0 of 250mm 2 or less, the two internal flow path cross-sectional area of involute control point (112) is more than 1250mm 2 2400mm 2 or less, the three inner flow path of the involute control point 113 The cross-sectional area may be 4750mm 2 or more and 6000mm 2 or less.

그리고, 도 12에서의 설계변수로 조합된 예상목적함수값 중 펌프 효율(η)은 81.4% 이상 83.2% 이하이고, 유체력 분포영역(As)은 9800N2 이상 111400N2 이하이며, 중심거리(Ds)는 17.4N 이상 36.8N 이하일 수 있다.And, FIG pump efficiency (η) of the expected objective function in combination with the design parameters of the 12 is a 81.4% or more and less than 83.2%, Hydrodynamic distribution area (As) is more than 9800N 2 111400N 2 or less, the center distance (Ds ) May be 17.4N or more and 36.8N or less.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 최종목적함수 값을 도출하는 단계의 순서도이고, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 실험점에 대한 펌프효율-유체력 분포영역, 펌프효율-중심거리, 유체력 분포영역-중심거리의 그래프이다.13 is a flow chart of the steps of deriving a final objective function value in a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention. It is a graph of pump efficiency-fluid force distribution area, pump efficiency-center distance, fluid force distribution area-center distance for the test point in the design method of a single-channel pump whose output can be changed according to impeller redesign.

도 13에 도시된 것처럼, 조합된 설계변수를 이용하여 수치해석을 수행함으로써, 설계변수에 따른 예상목적함수값을 도출하는 단계(S250) 이후에는, 도출된 상기 예상목적함수값의 타당성을 검증하여 최종목적함수값을 도출하는 단계(S260)를 수행할 수 있다. 그리고, 도출된 상기 예상목적함수값의 타당성을 검증하여 최종목적함수값을 도출하는 단계(S260)는 먼저, 복수개의 실험점 중 임의의 실험점을 선택하는 단계(S261)를 수행할 수 있다.As shown in FIG. 13, after the step (S250) of deriving the predicted objective function value according to the design variable by performing numerical analysis using the combined design variable, the validity of the derived predicted objective function value is verified. The step (S260) of deriving a final objective function value may be performed. In the step (S260) of deriving a final objective function value by verifying the validity of the derived expected objective function value, first, a step (S261) of selecting an arbitrary experimental point among a plurality of experimental points may be performed.

구체적으로, 도 14를 참조하면, 베지어곡선 내에 위치한 실험점들을 통해 도출한 예상목적함수값은 유체력분포영역이 작을수록 펌프 효율이 높아지고, 중심거리가 클수록 펌프효율이 높아짐을 알 수 있다. 또한, 유체력 분포영역이 클수록 중심거리는 작아지는 양상을 갖는 것을 알 수 있다. 즉, 단일채널펌프의 펌프 효율을 높이기 위해서는 유체력 분포영역은 감소시키고, 중심거리는 증가시켜야 한다. 그러나, 유체력의 중심거리가 증가할 경우, 단일채널펌프의 진동은 증가하게 된다.Specifically, referring to FIG. 14, it can be seen that the pump efficiency increases as the fluid force distribution region is smaller and the pump efficiency increases as the center distance increases. In addition, it can be seen that the larger the fluid force distribution region, the smaller the center distance. That is, in order to increase the pumping efficiency of the single channel pump, the fluid force distribution area must be reduced and the center distance must be increased. However, when the center distance of the fluid force increases, the vibration of the single channel pump increases.

따라서, 복수개의 실험점 중 임의의 실험점을 선택하는 단계(S261)에서는 도 12 및 도 14에 도시된 것처럼, 복수개의 실험점 중에 임의의 실험점을 선택할 때, 목적으로 하는 펌프 효율을 갖되, 진동 발생이 허용되는 수치를 초과하지 않을 것으로 예상되는 실험점을 선택할 수 있다. 일 실시예에서는 예시를 위해 7개의 제1 실험점 내지 제7 실험점(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137)을 선택하였다. 표 3에서 비교예는 벌류트 케이싱과 임펠러의 상호작용을 고려하지 않고, 벌류트 케이싱 각도 및 임펠러 각도에 따라 내부유로 단면적이 일정하게 증가하도록 설계된 종래의 펌프를 지칭한다.Therefore, in the step (S261) of selecting a random test point among a plurality of test points, as shown in Figs. 12 and 14, when selecting an arbitrary test point among a plurality of test points, the target pump efficiency is obtained, It is possible to select an experimental point where vibration generation is expected to not exceed the allowable value. In one embodiment, seven first to seventh experimental points 131, 132, 133, 134, 135, 136, and 137 were selected for illustration. In Table 3, the comparative example refers to a conventional pump designed to increase the cross-sectional area of the inner flow path constant according to the volute casing angle and the impeller angle without taking into account the interaction between the volute casing and the impeller.

실험점Experimental point 제1 임펠러 제어점1st impeller control point 제2 임펠러 제어점2nd impeller control point 제1 벌류트 제어점1st volute control point 제2 벌류트 제어점2nd volute control point 제3 벌류트 제어점3rd volute control point 펌프 효율
[%]Pump efficiency
[%] 유체력 분포영역 [N2]Fluid force distribution area [N 2 ] 중심거리
[N]Center distance
[N] 비교예Comparative example 12301230 27002700 15001500 30003000 45004500 80.1180.11 82332.182332.1 32.2732.27 제1 실험점First test point 725725 16311631 5555 19601960 57105710 83.04 83.04 17578.86 17578.86 30.20 30.20 제2 실험점2nd experiment point 934 934 1780 1780 55 55 1779 1779 5384 5384 82.83 82.83 30852.81 30852.81 26.02 26.02 제3 실험점3 experimental point 1016 1016 2005 2005 47 47 1774 1774 5257 5257 82.61 82.61 42963.03 42963.03 23.37 23.37 제4 실험점Experiment 4 1126 1126 2232 2232 22 22 1710 1710 5095 5095 82.37 82.37 57475.14 57475.14 20.99 20.99 제5 실험점5th experimental point 1296 1296 2395 2395 21 21 1710 1710 4967 4967 82.09 82.09 73751.62 73751.62 19.28 19.28 제6 실험점6th experimental point 1388 1388 2535 2535 8 8 1669 1669 4887 4887 81.88 81.88 85877.71 85877.71 18.40 18.40 제7 실험점7th experimental point 15131513 26592659 44 16351635 48764876 81.64 81.64 100027.88 100027.88 17.77 17.77

복수개의 실험점 중 임의의 실험점을 선택하는 단계(S261) 이후에는, 선택된 상기 실험점을 변수로 한 가상펌프를 설계하는 단계(S262)를 수행할 수 있다.After the step of selecting a random test point among the plurality of test points (S261), a step (S262) of designing a virtual pump using the selected test point as a variable may be performed.

그리고, 선택된 상기 실험점을 변수로 한 가상펌프를 설계하는 단계(S262) 이후에는, 설계된 가상펌프의 검증목적함수값을 측정하는 단계(S263)를 수행할 수 있다. 즉, 설계된 가상펌프의 검증목적함수값을 측정하는 단계(S263)에서는, 상기 실험점의 설계변수로 설계된 가상펌프의 펌프 효율, 유체력 분포영역, 중심거리를 측정할 수 있다. 상기 가상펌프의 검증목적함수값은 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 측정할 수 있으며, 실제 펌프를 제조하여 측정하는 것도 가능하다.After the step (S262) of designing a virtual pump using the selected experimental point as a variable, a step (S263) of measuring a verification objective function value of the designed virtual pump may be performed. That is, in the step of measuring the verification objective function value of the designed virtual pump (S263), the pump efficiency, the fluid force distribution area, and the center distance of the virtual pump designed as the design variable of the test point may be measured. The verification objective function value of the virtual pump can be measured using a simulation program, and it is also possible to manufacture and measure an actual pump.

펌프 효율 [ % ]Pump efficiency [%] 유체력 분포영역 [N2]Fluid force distribution area [N 2 ] 중심거리 [N]Center distance [N] 비교예Comparative example 80.1180.11 82332.1282332.12 32.2732.27 제1 실험점First test point 83.04 83.04 17578.86 17578.86 30.20 30.20 제1 측정점1st measuring point 83.22 83.22 16438.58 16438.58 16.48 16.48 제2 실험점 2nd experiment point 82.83 82.83 30852.81 30852.81 26.02 26.02 제2 측정점Second measuring point 82.85 82.85 24447.48 24447.48 22.59 22.59 제3 실험점 3 experimental point 82.61 82.61 42963.03 42963.03 23.37 23.37 제3 측정점3rd measuring point 82.59 82.59 38314.19 38314.19 17.95 17.95 제4 실험점Experiment 4 82.37 82.37 57475.14 57475.14 20.99 20.99 제4 측정점4th measuring point 82.30 82.30 57391.07 57391.07 19.39 19.39 제5 실험점5th experimental point 82.09 82.09 73751.62 73751.62 19.28 19.28 제5 측정점5th measurement point 81.74 81.74 72204.73 72204.73 22.92 22.92 제6 실험점6th experimental point 81.88 81.88 85877.71 85877.71 18.40 18.40 제6 측정점6th measurement point 81.60 81.60 86480.01 86480.01 19.25 19.25 제7 실험점7th experimental point 81.64 81.64 100027.88 100027.88 17.77 17.77 제7 측정점7th measurement point 81.51 81.51 104415.40 104415.40 18.74 18.74

상기 표 4는 실험점의 예상목적함수값과 실제로 측정한 검증목적함수값을 비교한 표이다. 즉, 설계된 가상펌프의 검증목적함수값을 측정하는 단계(S263)에서는, 상기 표 4와 같이, 상기 실험점의 설계변수로 설계된 가상펌프의 펌프 효율, 유체력 분포영역, 중심거리를 측정하여 나타낼 수 있다.Table 4 is a table comparing the predicted objective function value of the test point and the actually measured verification objective function value. That is, in the step of measuring the verification objective function value of the designed virtual pump (S263), as shown in Table 4, the pump efficiency, fluid force distribution area, and center distance of the virtual pump designed as the design variable of the experimental point are measured and displayed. I can.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에서 선택된 실험점에 대한 파레토 최적해 검증을 실시한 그래프이다.15 is a graph showing a Pareto optimal solution verification for an experimental point selected in a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.

설계된 가상펌프의 검증목적함수값을 측정하는 단계(S263) 이후에는, 측정된 검증목적함수값과 예상목적함수값을 비교하여 검증함으로써, 최종목적함수값을 도출하는 단계(S264)를 수행할 수 있다.After the step of measuring the verification objective function value of the designed virtual pump (S263), the step (S264) of deriving the final objective function value by comparing and verifying the measured verification objective function value and the expected objective function value can be performed. have.

측정된 검증목적함수값과 예상목적함수값을 비교하여 검증함으로써, 최종목적함수값을 도출하는 단계(S264)에서는, 선택된 상기 실험점의 예상목적함수값과 상기 실험점의 설계변수로 설계된 상기 가상펌프의 목적함수값을 측정한 검증목적함수값을 그래프에 나타내어 파레토 최적해 검증을 통해 비교할 수 있다.In the step (S264) of deriving the final objective function value by comparing and verifying the measured verification objective function value and the expected objective function value, the virtual design of the selected experimental point and the design variable of the experimental point The verification objective function value measured by the pump's objective function value is displayed in a graph and can be compared through Pareto's optimal solution verification.

도 15에 도시된 것처럼, 제1 실험점 내지 제7 실험점(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137)에 따른 예상목적함수값과 제1 실험점 내지 제7 실험점(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137)의 설계변수로 설계된 가상펌프의 제1 측정점 내지 제7 측정점(141, 142, 143, 144, 145, 146, 147)에 따른 검증목적함수값을 그래프에 나타내어 비교할 수 있다. As shown in FIG. 15, the predicted objective function values according to the first to seventh test points 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137 and the first to seventh test points 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137) of the virtual pump designed with the design variables of the 1st to 7th measurement points (141, 142, 143, 144, 145, 146, 147). It can be shown in and compared.

일 예로, 도 15에 도시된 제1 측정점(141)의 경우, 펌프효율이 제1 실험점(131)에 비해 높고, 중심거리와 유체력 분포영역은 제1 실험점(131)에 비해 작은 것을 확인할 수 있다. 즉, 제1 실험점(131)의 설계변수로 인해 설계된 가상펌프는 실제로는 예상보다 더 펌프효율이 좋고, 진동이 작다는 것을 알 수 있다.As an example, in the case of the first measurement point 141 shown in FIG. 15, the pump efficiency is higher than that of the first test point 131, and the center distance and the fluid force distribution area are smaller than the first test point 131. I can confirm. That is, it can be seen that the virtual pump designed due to the design variable of the first experimental point 131 actually has better pump efficiency than expected and has less vibration.

반면에, 제5 측정점(145)의 경우, 펌프효율이 제5 실험점(135)에 비해 낮고, 중심거리는 제5 실험점(135)에 비해 큰 것을 확인할 수 있다. 즉, 제5 실험점(135)의 설계변수로 인해 설계된 가상펌프는 실제로는 예상보다 더 펌프효율이 낮고, 진동이 크다는 것을 알 수 있다.On the other hand, in the case of the fifth measuring point 145, it can be seen that the pump efficiency is lower than that of the fifth experimental point 135, and the center distance is greater than that of the fifth experimental point 135. That is, it can be seen that the virtual pump designed due to the design variable of the fifth experimental point 135 actually has a lower pump efficiency than expected and has a greater vibration.

이처럼, 측정된 검증목적함수값과 예상목적함수값을 비교하여 검증함으로써, 최종목적함수값을 도출하는 단계(S264)에서는, 검증목적함수값과 예상목적함수값을 비교하여 검증하여, 목표로 하는 펌프 효율을 갖되, 진동이 기설정된 허용치 이하로 발생하는 최종목적함수값을 도출할 수 있다.In this way, in the step (S264) of deriving the final objective function value by comparing and verifying the measured verification objective function value and the expected objective function value, the verification objective function value and the expected objective function value are compared and verified. It has pump efficiency, but it is possible to derive a final objective function value in which vibration occurs below a preset tolerance.

따라서, 도출된 상기 예상목적함수값의 타당성을 검증하여 최종목적함수값을 도출하는 단계(S260)에서는, 목표로 하는 펌프 효율 및 허용 가능한 진동 발생 정도에 대응되는 예상목적함수값을 갖는 실험점을 선택하고, 실제 측정한 검증목적함수값과 예상목적함수값을 비교하여 예상목적함수값의 타당성을 검증함으로써, 목표로 하는 펌프 효율을 갖되, 진동이 기설정된 허용치 이하로 발생하는 최종목적함수값을 도출할 수 있다.Therefore, in the step of deriving the final objective function value by verifying the validity of the derived predicted objective function value (S260), an experimental point having a predicted objective function value corresponding to the target pump efficiency and allowable vibration generation degree is determined. By selecting and verifying the validity of the predicted objective function value by comparing the actual measured verification objective function value with the expected objective function value, the final objective function value at which vibration is generated below a preset allowable value is obtained. Can be derived.

도 16은 종래의 단일채널펌프와 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법에 의해 설계된 단일채널펌프의 구간 압력 분포를 나타낸 예시도이다.FIG. 16 is an exemplary view showing a section pressure distribution of a conventional single-channel pump and a single-channel pump designed by a design method of a single-channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.

도 16의 (a)는 임펠러와 벌류트 케이싱의 상호작용을 고려하지 않고 설계된 일반적으로 상용되고 있는 단일채널펌프의 구간 압력 분포를 나타낸 것이고, (b), (c), (d)는 각각 순서대로 제1 실험점(131), 제4 실험점(134), 제7 실험점(137)의 설계변수로 설계된 단일채널펌프의 구간 압력 분포를 나타낸 것이다.Figure 16 (a) shows the section pressure distribution of a generally commercial single-channel pump designed without considering the interaction between the impeller and the volute casing, and (b), (c), (d) are in each order. As shown, it shows the section pressure distribution of the single channel pump designed as the design variables of the first test point 131, the fourth test point 134, and the seventh test point 137.

도 16에 도시된 것처럼, 제1 실험점(131), 제4 실험점(134), 제7 실험점(137)의 설계변수로 설계된 단일채널펌프는 종래의 단일채널펌프에 비해 구간 압력의 편차가 적어 진동이 적게 발생함을 알 수 있다. 여기서, 종래의 단일채널펌프는 벌류트 케이싱과 임펠러의 상호작용을 고려하지 않고, 벌류트 케이싱 각도 및 임펠러 각도에 따라 내부유로 단면적이 일정하게 증가하도록 설계된 종래의 펌프를 지칭한다.As shown in Fig. 16, the single-channel pump designed with the design variables of the first test point 131, the fourth test point 134, and the seventh test point 137 is the deviation of the section pressure compared to the conventional single-channel pump. It can be seen that less vibration occurs due to less. Here, the conventional single-channel pump refers to a conventional pump designed to increase the cross-sectional area of the inner flow path constant according to the volute casing angle and the impeller angle without taking into account the interaction between the volute casing and the impeller.

도출된 상기 예상목적함수값의 타당성을 검증하여 최종목적함수값을 도출하는 단계(S260) 이후에는, 도출된 상기 최종목적함수값에 따라 설계안을 도출하는 단계(S270)를 수행할 수 있다.After the step (S260) of deriving a final objective function value by verifying the validity of the derived predicted objective function value (S260), a step (S270) of deriving a design proposal according to the derived final objective function value may be performed.

도출된 상기 최종목적함수값에 따라 설계안을 도출하는 단계(S270)에서, 상기 설계안은 상기 최종목적함수값이 도출되도록 하는 설계변수 값의 조합인 것을 특징으로 할 수 있다.In the step of deriving a design proposal according to the derived final objective function value (S270), the design proposal may be characterized in that it is a combination of design variable values for deriving the final objective function value.

즉, 도출된 상기 최종목적함수값에 따라 설계안을 도출하는 단계(S270)에서는 상기 최종목적함수값이 도출되도록 하는 설계변수 값의 조합을 도출하고, 이에 따라 단일채널펌프를 실제 설계하도록 할 수 있다.That is, in the step of deriving a design proposal according to the derived final objective function value (S270), a combination of design variable values for deriving the final objective function value can be derived, and accordingly, a single channel pump can be actually designed. .

도출된 상기 최종목적함수값에 따라 설계안을 도출하는 단계(S270) 이후에는, 도출된 설계안에 따라 설계된 벌류트 케이싱의 내부유로 형상을 고정하는 단계 (S280)를 수행할 수 있다.After the step of deriving the design proposal according to the derived final objective function value (S270), a step (S280) of fixing the shape of the inner flow path of the volute casing designed according to the derived design proposal may be performed.

도출된 설계안에 따라 설계된 벌류트 케이싱의 내부유로 형상을 고정하는 단계(S280)에서는, 벌류트 케이싱(110)의 내부 유로 형상인 벌류트 케이싱(110)의 벌류트 각도에 따른 단면적 및 높이를 고정하도록 마련될 수 있다.In the step (S280) of fixing the shape of the internal flow path of the volute casing designed according to the derived design plan (S280), the cross-sectional area and height of the volute casing 110, which is the shape of the internal flow path of the volute casing 110, are fixed according to the volute angle. Can be arranged to do.

도출된 설계안에 따라 설계된 벌류트 케이싱의 내부유로 형상을 고정하는 단계(S280) 이후에는, 설계안에 따라 설계된 단일채널펌프의 출력과 상이한 목적 출력을 설정하는 단계(S290)를 수행할 수 있다.After the step of fixing the shape of the internal flow path of the volute casing designed according to the derived design (S280), a step (S290) of setting a target output different from the output of the single channel pump designed according to the design may be performed.

설계안에 따라 설계된 단일채널펌프의 출력과 상이한 목적 출력을 설정하는 단계(S290)에서는, 상기 설계안에 따라 설계된 단일채널펌프의 출력과는 상이한 목적 출력을 설정할 수 있다. 즉, 상기 목적 출력은 상기 설계안에 따라 설계된 단일채널펌프의 출력보다 높거나 낮게 설정될 수 있다. In the step (S290) of setting a target output different from the output of the single channel pump designed according to the design proposal, it is possible to set a target output different from the output of the single channel pump designed according to the design proposal. That is, the target output may be set higher or lower than the output of the single channel pump designed according to the design proposal.

설계안에 따라 설계된 단일채널펌프의 출력과 상이한 목적 출력을 설정하는 단계(S290) 이후에는, 설정된 목적 출력을 갖는 단일채널펌프의 재설계안을 도출하도록 임펠러의 내부유로 형상을 재설계하는 단계(S300)를 수행할 수 있다.After the step of setting a target output different from the output of the single channel pump designed according to the design (S290), redesigning the shape of the internal flow path of the impeller to derive a redesign plan of the single channel pump having the set target output (S300) You can do it.

설정된 목적 출력을 갖는 단일채널펌프의 재설계안을 도출하도록 임펠러의 내부유로 형상을 재설계하는 단계(S300)에서는, 상기 벌류트 케이싱의 내부유로 형상을 고정한 상태로, 상기 임펠러(120)의 내부유로 형상을 재설계하여 단일채널펌프(100)의 출력을 변경시킬 수 있다.In the step (S300) of redesigning the shape of the internal flow path of the impeller to derive a redesign plan of the single channel pump having the set target output, the internal flow path of the impeller 120 is fixed while the shape of the internal flow path of the volute casing is fixed. By redesigning the shape, the output of the single channel pump 100 can be changed.

일 예로, 설정된 목적 출력을 갖는 단일채널펌프의 재설계안을 도출하도록 임펠러의 내부유로 형상을 재설계하는 단계(S300)에서 도출된 설계안이 4kW급 단일채널펌프인 경우, 5kW급 단일채널펌프가 필요할 때, 최적화 설계를 처음부터 재수행하는 것은 많은 시간이 소요될 수 있다.As an example, if the design derived in the step (S300) of redesigning the shape of the internal flow path of the impeller to derive a redesign of a single channel pump having a set target output is a 4kW class single channel pump, a 5kW class single channel pump is required. In this case, re-performing the optimization design from scratch can take a lot of time.

이 경우, 도출된 설계안에 따라 설계된 벌류트 케이싱의 내부유로의 형상을 고정한 상태에서 임펠러의 내부유로 단면적을 증가시켜 4kW급 단일채널펌프의 출력을 5kW급으로 증가시킬 수 있다.In this case, it is possible to increase the output of a 4kW class single channel pump to a 5kW class by increasing the cross-sectional area of the impeller's inner channel while the shape of the inner channel of the volute casing designed according to the derived design plan is fixed.

여기서, 상기 임펠러(120)의 높이는 상기 벌류트 케이싱(110)을 그대로 사용하기 위해서는 더 증가시키는 것이 불가능하다. 따라서, 상기 임펠러(120)의 높이를 고정한 상태에서 넓이를 증가시켜 상기 임펠러(120)의 단면적이 증가되도록 할 수 있다.Here, it is impossible to further increase the height of the impeller 120 in order to use the volute casing 110 as it is. Therefore, by increasing the area while the height of the impeller 120 is fixed, the cross-sectional area of the impeller 120 may be increased.

즉, 설정된 목적 출력을 갖는 단일채널펌프의 재설계안을 도출하도록 임펠러의 내부유로 형상을 재설계하는 단계(S300)에서, 상기 벌류트 케이싱(110)은 상기 설계안대로 내부유로 형상이 고정되고, 상기 임펠러(120)는 재설계에 따라 내부유로 형상이 변경될 수 있다.That is, in the step (S300) of redesigning the shape of the internal flow path of the impeller to derive a redesign proposal of the single channel pump having the set target output, the volute casing 110 has the internal flow path shape fixed according to the design plan, and the The impeller 120 may change the shape of the inner flow path according to the redesign.

이하, 보다 구체적으로, 설정된 목적 출력을 갖는 단일채널펌프의 재설계안을 도출하도록 임펠러의 내부유로 형상을 재설계하는 단계(S300)를 설명하도록 한다.Hereinafter, in more detail, a step (S300) of redesigning the shape of the inner flow path of the impeller to derive a redesign proposal of a single channel pump having a set target output will be described.

도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 설계방법의 임펠러의 내부유로 형상을 재설계하는 단계의 순서도이다.17 is a flow chart of steps of redesigning the shape of an internal flow path of an impeller in a design method of a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign according to an embodiment of the present invention.

도 17에 도시된 것처럼, 설정된 목적 출력을 갖는 단일채널펌프의 재설계안을 도출하도록 임펠러의 내부유로 형상을 재설계하는 단계(S300)는 먼저, 단일채널펌프의 임펠러 및 고정된 벌류트 케이싱의 형상을 고려하여 3개의 목적함수를 선정하는 단계(S310)를 수행할 수 있다.As shown in Fig. 17, the step (S300) of redesigning the shape of the inner flow path of the impeller to derive a redesign plan of the single channel pump having the set target output is first, the shape of the impeller of the single channel pump and the fixed volute casing. In consideration of, the step (S310) of selecting three objective functions may be performed.

단일채널펌프의 임펠러 및 고정된 벌류트 케이싱의 형상을 고려하여 3개의 목적함수를 선정하는 단계(S310)에서, 상기 목적함수는, 단일채널펌프를 설계할 때 요구되는 설계 사양인 펌프 효율, 유체력 분포영역, 중심거리이다.In the step (S310) of selecting three objective functions in consideration of the shape of the single-channel pump impeller and the fixed volute casing, the objective functions are pump efficiency and oil, which are design specifications required when designing a single-channel pump. Physical strength distribution area, center distance.

상기 목적함수의 펌프 효율, 유체력 분포영역 및 중심거리는 전술한 바와 동일함으로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.Since the pump efficiency, the fluid force distribution region, and the center distance of the objective function are the same as described above, a detailed description will be omitted.

단일채널펌프의 임펠러 및 고정된 벌류트 케이싱의 형상을 고려하여 3개의 목적함수를 선정하는 단계(S310) 이후에는, 임펠러의 내부유로 단면적을 제어하여 고정된 벌류트 케이싱과의 상호작용을 분석하기 위한 임펠러의 재설계변수를 설정하는 단계(S320)를 수행할 수 있다.After the step of selecting three objective functions in consideration of the shape of the impeller of the single channel pump and the fixed volute casing (S310), analyze the interaction with the fixed volute casing by controlling the cross-sectional area of the internal flow path of the impeller. The step (S320) of setting the redesign parameters of the impeller for may be performed.

임펠러의 내부유로 단면적을 제어하여 고정된 벌류트 케이싱과의 상호작용을 분석하기 위한 임펠러의 재설계변수를 설정하는 단계(S320)에서, 재설계변수는 전술한 설계변수와 실질적으로 동일하다. 다만, 임펠러의 내부유로 단면적을 제어하여 고정된 벌류트 케이싱과의 상호작용을 분석하기 위한 임펠러의 재설계변수를 설정하는 단계(S320)에서의 재설계변수는 상기 벌류트 케이싱(110)을 제외한 상기 임펠러(120)를 재설계하기 위한 설계변수인 것을 특징으로 한다.In step S320 of setting the redesign parameters of the impeller for analyzing the interaction with the fixed volute casing by controlling the cross-sectional area of the internal flow path of the impeller (S320), the redesign variables are substantially the same as the design variables described above. However, the redesign variables in the step (S320) of setting the redesign parameters of the impeller for analyzing the interaction with the fixed volute casing by controlling the cross-sectional area of the internal flow path of the impeller are except for the volute casing 110. It is characterized in that it is a design variable for redesigning the impeller 120.

임펠러의 내부유로 단면적을 제어하여 고정된 벌류트 케이싱과의 상호작용을 분석하기 위한 임펠러의 재설계변수를 설정하는 단계(S320) 이후에는, 설정된 재설계변수의 상한값 및 하한값을 결정하여 재설계영역을 지정하는 단계(S330)를 수행할 수 있다.After the step (S320) of setting the redesign parameters of the impeller to analyze the interaction with the fixed volute casing by controlling the cross-sectional area of the internal flow path of the impeller (S320), the upper and lower limits of the set redesign parameters are determined and the redesign area The step (S330) of designating may be performed.

설정된 재설계변수의 상한값 및 하한값을 결정하여 재설계영역을 지정하는 단계(S330)에서, 상기 재설계영역은 상기 설계영역과 마찬가지로, 상기 임펠러(120)의 내부유로 단면적이 가장 작은 부분이 시작하는 지점의 임펠러 각도는 0도로 하고, 가장 큰 지점을 360도로 할 수 있다. 그리고, 상기 임펠러 제어점은, 상기 임펠러 각도를 가로축으로 하고, 상기 임펠러(120)의 내부유로 단면적을 세로축으로 할 때, 상기 가로축과 상기 세로축의 임의의 점인 제1 임펠러 제어점(121) 및 제2 임펠러 제어점(122)을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.In the step (S330) of designating a redesign area by determining an upper limit value and a lower limit value of the set redesign variable, the redesign area is similar to the design area, in which the portion of the inner flow path cross-sectional area of the impeller 120 is the smallest. The impeller angle at the point is 0 degrees, and the largest point can be 360 degrees. And, the impeller control point, when the impeller angle is the horizontal axis and the cross-sectional area of the inner flow path of the impeller 120 is the vertical axis, the first impeller control point 121 and the second impeller which are arbitrary points between the horizontal axis and the vertical axis. It may be characterized by having a control point (122).

설정된 재설계변수의 상한값 및 하한값을 결정하여 재설계영역을 지정하는 단계(S330) 이후에는, 지정된 재설계영역에서 베지어 곡선을 이용하여 재설계변수를 조합하는 단계(S340)가 수행될 수 있다.After the step of designating the redesign area by determining the upper and lower limit values of the set redesign variables (S330), a step of combining the redesign variables using the Bezier curve in the designated redesign area (S340) may be performed. .

지정된 재설계영역에서 베지어 곡선을 이용하여 재설계변수를 조합하는 단계(S340)는, 전술한 지정된 설계영역에서 베지어 곡선을 이용하여 설계변수를 조합하는 단계(S240)와 실질적으로 동일하다. 다만, 지정된 재설계영역에서 베지어 곡선을 이용하여 재설계변수를 조합하는 단계(S340)는 상기 임펠러(120)의 재설계변수만을 조합하는 것을 특징으로 한다.The step S340 of combining the redesign variables using the Bezier curve in the designated redesign area (S340) is substantially the same as the step S240 of combining the design variables using the Bezier curve in the designated design area described above. However, in the step (S340) of combining the redesign variables using the Bezier curve in the designated redesign area, only the redesign variables of the impeller 120 are combined.

지정된 재설계영역에서 베지어 곡선을 이용하여 재설계변수를 조합하는 단계(S340) 이후에는, 임펠러의 조합된 재설계변수와 고정된 벌류트 케이싱의 조합된 설계변수를 이용하여 수치해석을 수행함으로써, 재설계변수에 따른 재설계 예상목적함수값을 도출하는 단계(S350)가 수행될 수 있다.After the step of combining the redesign variables using the Bezier curve in the designated redesign area (S340), numerical analysis is performed using the combined design variables of the impeller and the fixed volute casing. , A step (S350) of deriving a redesign expected objective function value according to the redesign variable may be performed.

임펠러의 조합된 재설계변수와 고정된 벌류트 케이싱의 조합된 설계변수를 이용하여 수치해석을 수행함으로써, 재설계변수에 따른 재설계 예상목적함수값을 도출하는 단계(S350)는, 조합된 설계변수를 이용하여 수치해석을 수행함으로써, 설계변수에 따른 예상목적함수값을 도출하는 단계(S250)와 실질적으로 동일하다. 다만, 임펠러의 조합된 재설계변수와 고정된 벌류트 케이싱의 조합된 설계변수를 이용하여 수치해석을 수행함으로써, 재설계변수에 따른 재설계 예상목적함수값을 도출하는 단계(S350)는, 임펠러의 조합된 재설계변수와 설계안에 따라 내부 유로 형상이 고정된 벌류트 케이싱의 조합된 설계변수를 이용하여 수치해석을 수행함으로써, 재설계변수에 따른 재설계 예상목적함수값을 도출하는 것을 특징으로 할 수 있다.By performing numerical analysis using the combined redesign variable of the impeller and the combined design variable of the fixed volute casing, the step (S350) of deriving the redesign predicted objective function value according to the redesign variable (S350) is the combined design. By performing numerical analysis using the variable, it is substantially the same as the step (S250) of deriving the expected objective function value according to the design variable. However, by performing numerical analysis using the combined redesign variable of the impeller and the combined design variable of the fixed volute casing, the step (S350) of deriving the value of the expected redesign objective function according to the redesign variable (S350) is the impeller Characterized in that, by performing numerical analysis using the combined design variables of the volute casing in which the internal flow path shape is fixed according to the design plan, the predicted redesign objective function value according to the redesign variables is derived. can do.

임펠러의 조합된 재설계변수와 고정된 벌류트 케이싱의 조합된 설계변수를 이용하여 수치해석을 수행함으로써, 재설계변수에 따른 재설계 예상목적함수값을 도출하는 단계(S350) 이후에는, 도출된 재설계 예상목적함수값의 타당성을 검증하여 재설계 최종목적함수값을 도출하는 단계(S360)가 수행될 수 있다.After the step (S350) of deriving a redesign predicted objective function value according to the redesign variable by performing numerical analysis using the combined design variable of the impeller and the fixed volute casing, the derived A step (S360) of deriving a final redesign objective function value by verifying the validity of the redesign expected objective function value may be performed.

도출된 재설계 예상목적함수값의 타당성을 검증하여 재설계 최종목적함수값을 도출하는 단계(S360)는, 도출된 상기 예상목적함수값의 타당성을 검증하여 최종목적함수값을 도출하는 단계(S260)와 실질적으로 동일하다.The step of deriving the final redesign objective function value by verifying the validity of the derived redesign expected objective function value (S360) is the step of deriving the final objective function value by verifying the validity of the derived predicted objective function value (S260). ) Is substantially the same.

도출된 재설계 예상목적함수값의 타당성을 검증하여 재설계 최종목적함수값을 도출하는 단계(S360) 이후에는, 도출된 재설계 최종목적함수값에 따라 재설계안을 도출하는 단계(S370)가 수행될 수 있다.After the step of deriving the final redesign objective function value by verifying the validity of the derived redesign expected objective function value (S360), the step of deriving a redesign plan according to the derived redesign final objective function value (S370) is performed. Can be.

도출된 최종목적함수값에 따라 재설계안을 도출하는 단계(S370)에서, 상기 재설계안은 상기 재설계 최종목적함수값이 도출되도록 하는 상기 임펠러(120)의 재설계변수 값의 조합과, 설계안에 따라 도출되어 고정된 상기 벌류트 케이싱(110)의 설계변수 값의 조합일 수 있다.In the step of deriving a redesign proposal according to the derived final objective function value (S370), the redesign proposal is a combination of the redesign variable values of the impeller 120 to derive the redesign final objective function value, and the design proposal It may be a combination of design variable values of the volute casing 110 that are derived and fixed accordingly.

도 18은 비교예와 본 발명에 따른 실시예의 임펠러 각도에 따른 내부유로 단면적을 나타낸 그래프이고, 도 19는 비교예와 본 발명에 따른 실시예의 1회전 동안의 유체력의 분포도를 나타낸 예시도이다.18 is a graph showing the cross-sectional area of the inner flow path according to the impeller angle of the comparative example and the example according to the present invention, and FIG. 19 is an exemplary view showing the distribution of fluid force during one rotation of the comparative example and the example according to the present invention.

도 18 및 도 19에서, 비교예1은 도출된 상기 최종목적함수값에 따라 설계안을 도출하는 단계(S270)에서 도출된 본 발명에 따른 설계안에 따라 설계된 4kW급 단일채널펌프이고, 비교예2는 5.5kW급 단일채널펌프로서, 임펠러 각도에 따른 내부유로의 단면적이 일정하게 증가하는 종래의 단일채널펌프이다.18 and 19, Comparative Example 1 is a 4kW class single-channel pump designed according to the design according to the present invention derived in the step (S270) of deriving a design proposal according to the derived final objective function value, and Comparative Example 2 is It is a 5.5kW class single-channel pump, and is a conventional single-channel pump in which the cross-sectional area of the inner flow path is constantly increased according to the impeller angle.

그리고, 실시예는 설정된 목적 출력을 갖는 단일채널펌프의 재설계안을 도출하도록 임펠러의 내부유로 형상을 재설계하는 단계(S280)에 의해 설계된 재설계안에 따라 재설계된 5.5kW급 단일채널펌프이다. 즉, 도 18 및 도 19에 도시된 실시예는 벌류트 케이싱(120)이 최초 설계안에 따라 고정된 상태에서, 임펠러(110)를 목적으로 하는 출력에 대응되도록 재설계한 단일채널펌프이다.And, the embodiment is a 5.5kW class single-channel pump redesigned according to the redesigned plan by the step (S280) of redesigning the internal flow path shape of the impeller to derive a redesign plan of the single-channel pump having the set target output. That is, the embodiment shown in Figs. 18 and 19 is a single-channel pump redesigned to correspond to the intended output for the impeller 110 while the volute casing 120 is fixed according to the original design.

도 18에서, 실시예는 임펠러 각도에 따라 비교예1에 비해 전체적으로 증가된 상태임을 확인할 수 있다.In FIG. 18, it can be seen that the embodiment is in an overall increased state compared to Comparative Example 1 according to the impeller angle.

펌프 효율 [ % ]Pump efficiency [%] 유체력 분포영역 [N2]Fluid force distribution area [N 2 ] 중심거리 [N]Center distance [N] 비교예1Comparative Example 1 83.2983.29 85632.8385632.83 56.7556.75 비교예2Comparative Example 2 81.7281.72 145056.80145056.80 31.7331.73 실시예Example 82.5882.58 11103.2611103.26 14.24214.242

그리고, 상기 표 5와 도 19를 참조하면, 실시예는 비교예 1 및 비교예2에 따른 종래의 단일채널펌프에 비해 중심거리 및 유체력 분포영역이 작은 것을 확인할 수 있다.In addition, referring to Table 5 and FIG. 19, it can be seen that the center distance and the fluid force distribution area are smaller in the embodiment compared to the conventional single-channel pumps according to Comparative Examples 1 and 2.

즉, 실시예는 본 발명의 재설계방법에 따라 5.5kW급으로 최적 설계된 임펠러를 적용한 단일채널펌프는 비교예1 및 비교예2에 비해, 진동이 작으며, 펌프 효율도 비교예 1및 비교예3 사이에 위치하여 높은 펌프 효율을 유지하는 것을 확인할 수 있다.That is, in the embodiment, the single-channel pump to which the impeller optimally designed to 5.5kW is applied according to the redesign method of the present invention has less vibration compared to Comparative Examples 1 and 2, and the pump efficiency is also Comparative Examples 1 and Comparative Examples. It can be seen that it is located between 3 and maintains high pump efficiency.

따라서, 본 발명은 도출된 상기 최종목적함수값에 따라 설계안을 도출하는 단계(S270)에서 도출된 설계안이 있으면, 원하는 펌프의 출력에 따라 다시 최적 설계를 할 필요 없이 간편하게 펌프의 새로운 출력에 대한 설계안을 도출할 수 있다. Accordingly, the present invention provides a design proposal for a new output of the pump without the need to perform an optimal design again according to the desired output of the pump if there is a design proposal derived in the step (S270) of deriving a design proposal according to the derived final objective function value. Can be derived.

즉, 본 발명은 도출된 상기 최종목적함수값에 따라 설계안을 도출하는 단계(S270) 이후에, 단일채널펌프의 출력 변경 니즈가 있을 때, 도출된 설계안에 따라 설계된 벌류트 케이싱의 내부유로 형상을 고정하는 단계(S280), 설계안에 따라 설계된 단일채널펌프의 출력과 상이한 목적 출력을 설정하는 단계(S290) 및 설정된 목적 출력을 갖는 단일채널펌프의 재설계안을 도출하도록 임펠러의 내부유로 형상을 재설계하는 단계(S300)을 순차적으로 수행하여 상기 임펠러(120)의 내부유로 형상을 변경함으로써, 기존의 설계안을 이용하여 펌프 효율을 유지하고, 펌프의 진동은 적게 유지하면서도 펌프의 출력을 간편하게 변경할 수 있다.That is, in the present invention, after the step of deriving a design proposal according to the derived final objective function value (S270), when there is a need to change the output of the single channel pump, the shape of the internal flow path of the volute casing designed according to the derived design proposal Fixing step (S280), step of setting a target output different from the output of the single channel pump designed according to the design plan (S290), and redesigning the shape of the internal flow path of the impeller to derive a redesign plan of the single channel pump having the set target output By sequentially performing the step (S300) to change the shape of the internal flow path of the impeller 120, the pump efficiency can be maintained using the existing design, and the pump output can be easily changed while keeping the vibration of the pump low. .

그리고 본 발명은 배수 처리 장치에 적용될 수 있다.And the present invention can be applied to a wastewater treatment apparatus.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 단일채널펌프
110: 벌류트 케이싱
120: 임펠러100: single channel pump
110: volute casing
120: impeller

Claims (15)

유체가 유입 및 배출되는 벌류트 케이싱; 및
상기 벌류트 케이싱의 내부에 회전 가능하도록 결합되며, 유체가 통과할 수 있는 유로 공간이 원주 방향으로 연장 형성된 임펠러를 포함하며,
상기 임펠러는, 상기 벌류트 케이싱과의 상호작용을 고려하여 상기 임펠러의 각도에 따라 내부유로 단면적이 기설정된 범위 내에서 가변적으로 형성되고,
상기 벌류트 케이싱은, 상기 임펠러와의 상호작용을 고려하여 상기 벌류트 케이싱의 각도에 따라 내부유로 단면적이 기설정된 범위 내에서 가변적으로 형성되며,
상기 임펠러와 상기 벌류트 케이싱은 가변적으로 형성되는 각각의 내부유로 단면적이 동시에 제어되어 기설정된 출력 및 최종목적함수값을 갖도록 설계안이 도출되고,
기설정된 출력을 갖도록 도출된 상기 설계안에 의해 도출된 단일채널펌프에서 출력을 변경하고자 할 때, 상기 임펠러의 각도에 따른 상기 임펠러의 내부유로 단면적은, 상기 설계안이 도출된 이후에 상기 설계안에 따라 설계된 상기 벌류트 케이싱의 내부유로의 형상 및 상기 임펠러의 높이가 고정된 상태에서, 변경하고자 하는 출력에 대응되도록 가변되어 재설계된 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법에 있어서,
a) 상기 단일채널펌프의 임펠러 및 벌류트 케이싱의 형상을 고려하여 3개의 목적함수가 선정되는 단계;
b) 상기 임펠러 및 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적을 동시에 제어하여 상호작용을 분석하기 위한 설계변수가 설정되는 단계;
c) 상기 설정된 설계변수의 상한값 및 하한값이 결정되어 설계영역이 지정되는 단계;
d) 상기 지정된 설계영역에서 베지어 곡선을 이용하여 상기 설계변수가 조합되는 단계;
e) 상기 조합된 설계변수를 이용하여 수치해석이 수행됨으로써, 상기 설계변수에 따른 예상목적함수값이 도출되는 단계;
f) 도출된 상기 예상목적함수값의 타당성을 검증하여 최종목적함수값이 도출되는 단계;
g) 도출된 상기 최종목적함수값에 따라 설계안이 도출되는 단계;
h) 도출된 상기 설계안에 따라 설계된 벌류트 케이싱의 내부유로 형상이 고정되는 단계;
i) 상기 설계안에 따라 설계된 단일채널펌프의 출력과 상이한 목적 출력이 설정되는 단계; 및
j) 설정된 상기 목적 출력을 갖는 단일채널펌프의 재설계안이 도출되도록 상기 임펠러의 내부유로 형상이 재설계되는 단계를 포함하며,
상기 j) 단계에서, 상기 재설계안의 유체력 분포 영역은 임펠러 각도에 따른 내부유로의 단면적이 일정하게 증가하는 단일채널펌프보다 크고 상기 g) 단계에서 도출된 상기 설계안 보다 작도록 임펠러의 단면적이 증가하게 설계된 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법.A volute casing through which fluid is introduced and discharged; And
It is rotatably coupled to the inside of the volute casing, and includes an impeller formed to extend in the circumferential direction of a flow path space through which the fluid can pass,
The impeller, in consideration of the interaction with the volute casing, is variably formed within a predetermined range of the inner flow path cross-sectional area according to the angle of the impeller,
The volute casing is variably formed within a preset range of an inner flow path cross section according to an angle of the volute casing in consideration of interaction with the impeller,
The impeller and the volute casing are designed to have a predetermined output and a final objective function value by controlling the cross-sectional area of each of the internal flow channels variably formed at the same time,
When changing the output in the single-channel pump derived by the design proposal derived to have a preset output, the internal flow path cross-sectional area of the impeller according to the angle of the impeller is designed according to the design proposal after the design proposal is derived. Redesigned single-channel pump capable of changing output according to impeller redesign, characterized in that the shape of the internal flow path of the volute casing and the height of the impeller are fixed, and are variable and redesigned to correspond to the desired output In the derivation method,
a) selecting three objective functions in consideration of the shape of the impeller and volute casing of the single channel pump;
b) setting design parameters for analyzing the interaction by simultaneously controlling the cross-sectional area of the inner flow path of the impeller and the volute casing;
c) determining an upper limit value and a lower limit value of the set design variable to designate a design area;
d) combining the design variables in the designated design area using a Bezier curve;
e) calculating a predicted objective function value according to the design variable by performing a numerical analysis using the combined design variable;
f) verifying the validity of the derived predicted objective function value to derive a final objective function value;
g) deriving a design proposal according to the derived final objective function value;
h) fixing the shape of the inner flow path of the volute casing designed according to the derived design proposal;
i) setting a target output different from the output of the single channel pump designed according to the design; And
j) including the step of redesigning the shape of the inner flow path of the impeller so that a redesign plan of the single channel pump having the set target output is derived,
In step j), the fluid force distribution area in the redesign is larger than the single-channel pump in which the cross-sectional area of the inner flow path according to the impeller angle is constantly increased, and the cross-sectional area of the impeller is increased to be smaller than the design plan derived in step g). A method of deriving a redesign plan for a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign, characterized in that it is designed to be 제 1 항에 있어서,
상기 임펠러 및 상기 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적은 설계변수에 의하여 생성된 베지어 곡선에 의하여 제어된 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법.The method of claim 1,
The method of deriving a redesign proposal for a single channel pump capable of changing output according to impeller redesign, characterized in that the cross-sectional area of the inner flow path of the impeller and the volute casing is controlled by a Bezier curve generated by a design variable. 제 2 항에 있어서,
상기 설계변수는,
임펠러 각도에 따라 상기 임펠러의 내부유로 단면적이 변할 수 있는 2개의 임펠러 제어점; 및
벌류트 케이싱 각도에 따라 상기 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적이 변할 수 있는 3개의 벌류트 제어점을 포함하는 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법.The method of claim 2,
The design variable is,
Two impeller control points that can change the cross-sectional area of the inner flow path of the impeller according to the impeller angle; And
A method of deriving a redesign proposal for a single-channel pump capable of changing output according to an impeller redesign, characterized in that it includes three volute control points that can change the cross-sectional area of the internal flow path of the volute casing according to the volute casing angle. 제 3 항에 있어서,
상기 벌류트 제어점은,
상기 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적이 가장 작은 부분이 시작하는 지점의 벌류트 케이싱 각도는 0도로 하고, 가장 큰 지점을 360도로 하며, 상기 벌류트 케이싱 각도를 가로축으로 하고, 상기 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적을 세로축으로 할 때,
상기 가로축과 상기 세로축의 임의의 점인 제1 벌류트 제어점, 제2 벌류트 제어점 및 제3 벌류트 제어점을 갖는 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법.The method of claim 3,
The volute control point,
The volute casing angle at the point where the portion of the inner flow passage with the smallest cross-sectional area of the volute casing starts is 0 degrees, the largest point is 360 degrees, the volute casing angle is the horizontal axis, and the inside of the volute casing When the passage cross-sectional area is the vertical axis,
A method for deriving a redesign plan for a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign, characterized in that it has a first volute control point, a second volute control point, and a third volute control point, which are arbitrary points of the horizontal axis and the vertical axis. 제 4 항에 있어서,
상기 벌류트 케이싱의 내부 유로 단면적이 증가하는 지점을 제1 개시점으로 하고, 상기 벌류트 케이싱의 각도가 360도인 지점은 제1 종료점으로 하며, 상기 제1 개시점과 상기 제1 종료점 사이에서 3개의 상기 벌류트 제어점이 변할 때 상기 제1 개시점, 상기 제1 종료점 및 상기 3개의 벌류트 제어점으로 표현된 제1 베지어 곡선을 생성하는 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법.The method of claim 4,
A point where the internal flow path cross-sectional area of the volute casing increases is a first starting point, a point at which the angle of the volute casing is 360 degrees is a first ending point, and 3 between the first starting point and the first ending point When the two volute control points change, a single output changeable according to impeller redesign, characterized in that generating a first Bezier curve represented by the first starting point, the first end point, and the three volute control points How to derive a redesign plan for a channel pump. 제 5 항에 있어서,
상기 제1 벌류트 제어점은 상기 벌류트 케이싱 각도가 90도일 때 내부유로 단면적이 0이상 3000mm2이하이고, 상기 제2 벌류트 제어점은 상기 벌류트 케이싱 각도가 180도일 때 내부유로 단면적이 0이상 6000 mm2이하이며, 상기 제3 벌류트 제어점은 상기 벌류트 케이싱 각도가 270도일 때, 내부유로 단면적이 3000 mm2이상 6000 mm2이하인 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법.The method of claim 5,
The first volute control point has a cross-sectional area of 0 or more and 3000 mm 2 or less when the volute casing angle is 90 degrees, and the second volute control point has a cross-sectional area of 0 or more and 6000 when the volute casing angle is 180 degrees. mm 2 or less, and the third volute control point is a single-channel pump capable of changing the output according to the impeller redesign, characterized in that when the volute casing angle is 270 degrees, the inner channel cross-sectional area is 3000 mm 2 or more and 6000 mm 2 or less. How to derive a redesign plan 제 3 항에 있어서,
상기 임펠러 제어점은,
상기 임펠러의 내부유로 단면적이 가장 작은 부분이 시작하는 지점의 임펠러 각도는 0도로 하고, 가장 큰 지점을 360도로 하며, 상기 임펠러 각도를 가로축으로 하고, 상기 임펠러의 내부유로 단면적을 세로축으로 할 때,
상기 가로축과 상기 세로축의 임의의 점인 제1 임펠러 제어점 및 제2 임펠러 제어점을 갖는 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법.The method of claim 3,
The impeller control point,
When the impeller angle at the point where the portion with the smallest internal flow channel cross-sectional area of the impeller starts is 0 degrees, the largest point is 360 degrees, the impeller angle is the horizontal axis, and the internal flow channel cross-sectional area of the impeller is the vertical axis,
A method of deriving a redesign plan for a single channel pump capable of changing output according to an impeller redesign, characterized in that it has a first impeller control point and a second impeller control point that are arbitrary points between the horizontal axis and the vertical axis. 제 7 항에 있어서,
상기 임펠러의 내부 유로 단면적이 증가하는 지점을 제2 개시점으로 하고, 상기 임펠러 각도가 360도인 지점은 제2 종료점으로 하며, 상기 제2 개시점과 상기 제2 종료점 사이에서 2개의 상기 임펠러 제어점이 변할 때 상기 제2 개시점, 상기 제2 종료점 및 상기 2개의 제어점으로 표현된 제2 베지어 곡선을 생성하는 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법.The method of claim 7,
A point where the internal flow path cross-sectional area of the impeller increases is a second starting point, a point at which the impeller angle is 360 degrees is a second end point, and two impeller control points between the second starting point and the second end point A method of deriving a redesign proposal for a single-channel pump capable of changing output according to an impeller redesign, characterized in that generating a second Bezier curve represented by the second starting point, the second ending point and the two control points when changing. 제 8 항에 있어서,
상기 제1 임펠러 제어점은 상기 임펠러 각도가 160도일 때 내부유로 단면적이 130 mm2이상 2330mm2이하이고, 상기 제2 임펠러 제어점은 상기 임펠러 각도가 270도일 때 내부유로 단면적이 1600mm2이상 3800mm2이하인 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법.The method of claim 8,
The first impeller, the control point is the impeller an angle of 160 degrees when the internal flow path cross-sectional area is more than 130 mm 2 2330mm 2 or less, the second impeller control point is that the inner channel cross-sectional area 1600mm 2, more than 3800mm 2 or less when the impeller angle 270 degrees A method of deriving a redesign proposal for a single channel pump capable of changing the output according to the characteristic impeller redesign. 제 1 항에 있어서,
상기 임펠러와 상기 벌류트 케이싱의 내부유로 단면적은 선정된 목적함수가 최종목적함수값을 갖도록 동시에 제어되어 설계된 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법.The method of claim 1,
The method of deriving a redesign plan for a single channel pump capable of changing output according to impeller redesign, characterized in that the cross-sectional area of the inner flow path of the impeller and the volute casing is simultaneously controlled so that the selected objective function has a final objective function value. 제 10 항에 있어서,
상기 목적함수는,
펌프 효율, 유체력 분포영역, 중심거리를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법.The method of claim 10,
The objective function is,
A method of deriving a redesign proposal for a single channel pump capable of changing output according to impeller redesign, characterized in that it includes pump efficiency, fluid force distribution region, and center distance. 제 11 항에 있어서,
상기 펌프 효율은
Figure 112020032333505-pat00011
(여기서, η=펌프 효율, ρ=밀도, g=중력가속도, H=수두, Q=체적 유량, P=동력)인 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법.The method of claim 11,
The pump efficiency is
Figure 112020032333505-pat00011
(Here, η = pump efficiency, ρ = density, g = gravitational acceleration, H = head, Q = volume flow, P = power).The redesign of a single channel pump capable of changing the output according to the redesign of the impeller How to derive. 제 11 항에 있어서,
상기 유체력 분포영역은
Figure 112020032333505-pat00012
인 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법.The method of claim 11,
The fluid force distribution region is
Figure 112020032333505-pat00012
A method of deriving a redesign proposal for a single-channel pump capable of changing the output according to the impeller redesign, characterized in that. 제 13 항에 있어서,
상기 중심거리인 원점부터 상기 유체력 분포영역의 질량 중심점과의 거리는,
Figure 112020032333505-pat00013
(Cx= 유체력 분포영역의 질량 중심점의 x축 좌표, Cy=유체력 분포영역의 질량 중심점의 y축 좌표)이며,
여기서,
Figure 112020032333505-pat00014
,
Figure 112020032333505-pat00015
인 것을 특징으로 하는 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법.The method of claim 13,
The distance from the origin, which is the center distance, to the center of mass of the fluid force distribution region,
Figure 112020032333505-pat00013
(Cx = x-axis coordinate of the center of mass of the fluid force distribution area, Cy = y-axis of the center of mass of the fluid force distribution area),
here,
Figure 112020032333505-pat00014
,
Figure 112020032333505-pat00015
A method of deriving a redesign proposal for a single-channel pump capable of changing the output according to the impeller redesign, characterized in that. 제 1 항에 따른 임펠러 재설계에 따라 출력 변경이 가능한 단일채널펌프의 재설계안 도출방법에 따라 설계된 단일채널펌프를 적용한 배수처리 장치.A drainage treatment system using a single channel pump designed according to the method of deriving a redesign plan for a single channel pump capable of changing the output according to the impeller redesign according to claim 1.
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