Enhancement of the Performance a Centrifugal Compressor in an Automobile Turbocharger by Modifying the Circumferential Inlet Height of Volute

To enhance the performance of an automobile turbocharger compressor, the circumferential inlet heights of the volute were modified and the flow field for the combined region of the diffuser and volute was numerically investigated using commercial software. Basically, a well-designed volute should have a high pressure recovery coefficient and a low loss coefficient for the total pressure. In this study, two circular volutes with the same cross sectional shape and tongue angle, but circumferentially different volute inlet heights, were selected. One volute had the middle inlet in the cross-section at the circumferential angle of $90^{\circ}$ but gradually lower inlet heights for the angles between $90^{\circ}$ to $360^{\circ}$ with respect to the cross sectional center of the volute, while maintaining the same height between the tangential line connecting the lowest positions of the cross section and the line connecting the volute inlets in the circumferential direction (case 1 volute). The other volute has an inlet height that is 2 mm lower than in case 1 volute such that the tongue section has a tangential inlet (case 2 volute). The results showed that the case 2 volute had a higher total pressure ratio because of its higher pressure recovery coefficient and higher isentropic efficiency, resulting from the lower loss coefficient along the circumferential position than the case 1 volute.

원주방향 볼류트 입구 높이를 수정한 자동차용 터보차저 원심압축기의 성능 향상

자동차용 터보차저 압축기의 성능 개선을 위해 원주방향의 볼류트 입구 높이들이 수정되었고 디퓨저를 포함한 볼류트에 대한 유동장이 상용 소프트웨어를 사용하여 조사되었다. 기본적으로 잘 설계된 볼류트는 높은 압력회복계수와 낮은 전압력손실계수를 보여주어야 한다. 본 연구에서는 동일한 단면형상과 설단면각(Tongue Angle)을 가지나 원주방향으로는 서로 다른 볼류트 입구 높이를 갖는 두 경우의 원형단면 볼류트가 선정되었다. 하나는 $90^{\circ}$ 원주방향에서는 단면 중앙으로 유입되나 이후의 원주방향에서는 볼류트 단면 최하단부들을 잇는 접선과 동일한 높이를 유지하면서 점진적으로 하단부로 유입되는 볼류트 형상이다(케이스 1 볼류트). 다른 하나는 설단면에서는 접선방향으로 유입되도록 모든 원주방향에 대하여 입구 높이를 2 mm 낮춘 형상이다(케이스 2 볼류트). 해석결과, 케이스 2 볼류트가 케이스 1 볼류트보다 높은 압력회복계수로 인한 높은 전압력비와 낮은 전압력손실계수로 인한 높은 등엔트로피 효율을 보여주었다.