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임펠라 스플리터 날개 최적 설계를 통한 무선진공청소기 팬 모터 단품의 공력 소음 저감
Aerodynamic noise reduction of fan motor unit of cordless vacuum cleaner by optimal designing of splitter blades for impeller 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.39 no.6, 2020년, pp.524 - 532  

김건우 (부산대학교 스마트융합공학부) ,  유서윤 (부산대학교 기계공학부) ,  정철웅 (부산대학교 기계공학부) ,  서성진 (LG 전자) ,  장철민 (LG 전자) ,  설한신 (선박해양플랜트 연구소)

초록
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본 논문에서는 무선진공청소기용 팬 모터 단품으로부터 방사되는 공력소음을 저감하기 위하여 팬 모터 단품 내부의 기존 임펠라에 스플리터 날개를 설계하였다. 우선, 팬 모터 단품, 특히 임펠라의 유동장을 분석하기 위하여 전산유체역학 기법을 사용하여 비정상, 비압축성 Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 수치적으로 해석하였다. 예측한 유동장 결과를 입력값으로 Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H) 적분 방정식을 풀어 임펠라로부터 방사되는 소음을 수치적으로 예측하였다. 예측한 음압스펙트럼과 측정값의 비교를 통하여 수치해석방법의 유효성을 검증하였다. 예측한 유동장 결과에 대한 추가 분석을 통하여 임펠라 날개 사이에서 강한 와류가 형성되는 것을 확인하였다. 와류는 유동에는 손실로 소음에는 소음원으로 작용하기 때문에 기존 임펠라에 스플리터 형상을 추가 설계하여 와류를 억제하고자 하였다. 스플리터의 길이와 위치를 설계 인자로 선정하였으며, 다구찌 기법을 사용하여 각각의 설계 인자가 공력소음에 미치는 영향도를 살펴보았다. 이 결과로부터 최소소음을 나타내는 스플리터의 최적 위치와 길이를 결정하였다. 최종 선정된 설계안에 대한 추가 해석을 통하여 소음성능이 개선됨을 확인 하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, noise radiated from a high-speed fan-motor unit for a cordless vacuum cleaner is reduced by designing splitter blades on the existing impeller. First of all, in order to investigate the flow field through a fan-motor unit, especially impeller, the unsteady incompressible Reynolds-Aver...

주제어

표/그림 (16)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 2에 설계된 계산 영역을 나타내었다. 또한, 입구 및 출구면에 압력 경계조건을 부여하여 실제 실험환경과 동일하게 하였으며 압력 저항에 따른 유량 성능의 변화를 예측하고자 하였다.
  • 본 논문에서는 고속으로 회전하는 무선 진공청소기용 팬 모터 단품의 소음 성능을 개선하기 위한 스플리터의 최적 설계 방향을 제시하였다. 먼저 RANS 방정식과 FW-H 방정식을 기반으로 팬 모터 단품의 유량성능과 임펠라로부터 방사되는 소음을 수치적으로 예측하였다.
  • 본 논문에서는 이러한 선행연구들을 바탕으로 무선진공청소기 팬 모터 단품에 사용되고 있는 기존 임펠라에 스플리터 형상을 추가하여 소음 성능을 개선하고자 한다. 실험계획기법에 많이 활용되는 다구찌 기법을 이용하여 스플리터의 설계인자가 공력소음에 미치는 영향을 수치적으로 분석하고 최적설계안을 최종적으로 제시하였다.
  • 3에 나타낸 바와 같이 수치 해석의 효율성을 고려하여 격자 미세화 연구를 수행하였다. 본 연구는 공력 소음 저감을 목표로 하고 있으며, 팬에서 발생하는 지배적인 소음인 날개통과주파수(Blade Passing Frequency, BPF)가 임펠라의 고속회전에 따라 고주파인 12,600 Hz에서 발생한다. 따라서 수치기법의 감쇠를 고려하여 BPF에 해당하는 파장에 10개의 격자가 들어갈 수 있도록 구성하였다.
  • 본 연구에서는 수치해석의 정확도를 높이고자 실제 실험 환경을 모사한 가상 팬 테스터를 설계하여 수치해석 영역으로 사용하였다. Fig.
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참고문헌 (21)

  1. S. Lee, S. Heo, and C. Cheong, "Prediction and reduction of internal blade-passing frequency noise of the centrifugal fan in a refrigerator," IJR. 33, 1129-1141 (2010). 

  2. S. Heo, C. Cheong, and T.-H. Kim, "Unsteady fast random particle mesh method for efficient prediction of tonal and broadband noises of a centrifugal fan unit," AIP Advances, 5, 097133 (2015). 

  3. S. Heo, D. Kim, and C. Cheong, "Broadband noise prediction of the ice-maker centrifugal fan in a refrigerator using hybrid CAA method and FRPM technique" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 31, 391-398 (2012). 

  4. S. Heo, D. Kim, C. Cheong, and T.-H. Kim, "Prediction of intenal broadband noise of a centrifugal fan using stochastic turbulent synthetic model" (in Korean), Trans. Korean Soc. Noise Vib. Eng. 21, 1138-1145 (2011). 

  5. S. Heo, C. Cheong, and T.-H. Kim, "Development of low-noise centrifugal fans for a refrigerator using inclined S-shaped trailing edge," Int. J. Refrigeration, 34, 2076-2091 (2011). 

  6. S. Heo, D. Kim, and C. Cheong, "Analysis of relative contributions of tonal noise sources in volute tongue region of a centrifugal fan" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 33, 40-47 (2014). 

  7. D. Shin, S. Heo, C. Cheong, T.-H. Kim, and J. Jung, "Performance/noise optimization of centrifugal fan using response surface method," Trans. KSME-A, 41, 165-172 (2017). 

  8. D. Shin, S. Y. Ryu, C. Cheong, T. H. Kim, and J. Jung, "Development of high-performance/low-noise centrifugal fan circulating cold air inside a household refrigerator by reduction of vortex flow" (in Korean), Trans. Korean Soc. Noise Vib. Eng. 26, 428-435 (2016). 

  9. J. Choi, S. Y. Ryu, C. Cheong, M. K. Kim, and K. Lee, "Blade shape optimization of centrifugal fan for improving performance and reducing aerodynamic noise of clothes dryer" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 38, 321-327 (2019). 

  10. J. Kim, S.-Y. Ryu, C. Cheong, D. Jang, and M. An, "Development of high performance and low noise compact centrifugal fan for cooling automotive seats" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 37, 396-403 (2018). 

  11. S. Heo, M. Ha, T.- H. Kim, and C. Cheong, "Development of high-performance and low-noise axial-flow fan units in their local operating region," JMST. 29, 3653-3662 (2015). 

  12. G. Ren, S. Heo, T. H. Kim, and C. Cheong, "Response surface method-based optimization of the shroud of an axial cooling fan for high performance and low noise," JMST. 27, 33-42 (2013). 

  13. S. Y. Ryu, S. Kim, C. Cheong, S. M. Park, J. W. Kim, and B. I. Park, "Optimization of flow performance by designing orifice shape of outdoor unit of air-conditioner" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 36, 371-377 (2017). 

  14. S. M. Park, S. Y. Ryu, C. Cheong, J. W. Kim, B. I. Park, Y. C. Ahn, and S. K. Oh, "Optimization of the orifice shape of cooling fan units for high flow rate and low-level noise in outdoor air conditioning units," Applied Sciences, 9, 5207 (2019). 

  15. K. Kim, S.-Y. Ryu, C. Cheong, S. Seo, and C. Jang, "Optimal design of impeller in fan motor unit of cordless vacuum cleaner for improving flow performance and reducing aerodynamic noise" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 39, 379-389 (2020). 

  16. B. J. Lee, D. H. Kim, and J. T. Chung, "Numerical study on effects of splitter chord length and pitchwise location on the flow characteristics in a transonic centrifugal compressor" (in Korean), The KSFM Journal of Fluid Machinery, 19, 5-11 (2016). 

  17. O. F. Atac, J. E. Yun, and T. Noh, "Aerodynamic design optimization of a micro radial compressor of a turbocharger," Energies, 11, 1827 (2018). 

  18. L. H. Jawad, S. Abdullah, R. Zulkifli, and W. M. F. W. Mahmood, "Numerical investigation on the effect of impeller trimming on the performance of a modified compressor," CFD Letters, 5, 174-184 (2013). 

  19. K. Davood and R. T. Mohammad, "The optimum position of impeller splitter blades of a centrifugal pump equipped with vaned diffuser," FME Transactions, 46, 205-210 (2018). 

  20. G. Taguchi, "Quality engineering (Taguchi methods) for the development of electronic circuit technology," IEEE Transactions on Reliability, 44, 225-229 (1995). 

  21. J. K. Kim, "Experimental study on the optimum design of the flow-path system for a low noise indoor package air-conditioner" (in Korean), J. Mechanical Science and Technology, 28, 1277-1283 (2014). 

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