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이번 연구에서는 압축기의 안정성 향상을 위해 수동적 제어기법 중 하나인 원주방향 그루브를 반응면기법을 이용하여 최적화하였다. 원심 압축기의 설계와 실험은 한국기계연구원(KIMM)에서 이루어졌으며, 이를 바탕으로 수치해석을 수행하였다. 상용 프로그램 ANSYS ICEM CFD와 ANSYS CFX를 이용하여 격자를 생성하고 수치해석 계산을 하였다. 압축기의 안정성은 실속마진을 계산하여 판단하였으며, 이 값을 ...

이번 연구에서는 압축기의 안정성 향상을 위해 수동적 제어기법 중 하나인 원주방향 그루브를 반응면기법을 이용하여 최적화하였다. 원심 압축기의 설계와 실험은 한국기계연구원(KIMM)에서 이루어졌으며, 이를 바탕으로 수치해석을 수행하였다. 상용 프로그램 ANSYS ICEM CFD와 ANSYS CFX를 이용하여 격자를 생성하고 수치해석 계산을 하였다. 압축기의 안정성은 실속마진을 계산하여 판단하였으며, 이 값을 목적 함수로 설정하였다. 최적화에 앞서 스크리닝 과정을 선행하여 설계변수의 수를 줄여주었다. 최적화 과정에서는 완전 요인배치 설계법이 사용되었다. 최적설계점들의 수치해석 결과를 이용하여 반응면을 구축하였으며, 반응면으로부터 최적점으로 예측되는 곳의 그루브를 생성하였다. 최적화된 그루브는 7.004%의 실속마진을 확보함으로써 압축기의 안정성을 향상시켰다. 그리고 최적화된 원주방향 그루브 압축기의 공력해석을 수행하여 실속마진 증가의 메커니즘과 압축기 성능 저하의 원인을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, circumferential grooves, one of the passive control techniques, are optimized by using the RSM(Response Surface Methodology) to improve the stability of a compressor. The design and experiment of the centrifugal compressor were carried out by KIMM(Korea Institute of Machinery & Materi...

In this study, circumferential grooves, one of the passive control techniques, are optimized by using the RSM(Response Surface Methodology) to improve the stability of a compressor. The design and experiment of the centrifugal compressor were carried out by KIMM(Korea Institute of Machinery & Materials). ANSYS ICEM CFD and ANSYS CFX were used to generated grids and execute numerical simulations. The stability of the compressor was determined by calculating the stall margin which was set as the objective function. Prior to the optimization, the screening process was preceded to reduce the number of design variables. In the optimization process, the full factorial design method was employed. The response surface was constructed by using the results of numerical analysis from the optimum design points. A circumferential groove where the optimum point was predicted from the response surface were generated. The optimized groove improves compressor stability with 7.004% of stall margin. The aerodynamic analysis of an optimized circumferential groove compressor was performed to verify the mechanism of increase of the stall margin and the cause of compressor performance degradation.

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