A numerical study was conducted to improve the performance of an impeller of centrifugal compressor. Nine design variables were chosen with constraints. Only meridional contours and blade profile were adjusted. ANN (Artificial Neural Net) was adopted as a main optimization algorithm with PSO (Particle Swarm Optimization) in order to reduce the optimization time. At first, ANN was learned and trained with the design variable sets which were obtained using DOE (Design of Experiment). This ANN was continuously improved its accuracy for each generation of which population was one hundred. New design variable set in each generation was selected using a non-gradient based method of PSO in order to obtain the global optimized result. After $7^{th}$ generation, the prediction difference of efficiency and pressure ratio between ANN and CFD was less than 0.6%. From more than 1,200 design variable sets, a pareto of efficiency versus pressure ratio was obtained and an optimized result was selected based on the multi-objective function. On this optimized impeller, the efficiency and pressure ratio were improved by 1% and 9.3%, respectively.
In this paper, the performance characteristics of the impeller and volute in the 2 vane pump were investigated using response surface method (RSM) with commercial computation fluid dynamics (CFD) code. Design variables were defined with the impeller blade angle and volute area distribution. The objective functions were defined as the total head, total efficiency and solid material size of the 2 vane pump. The design optimization of the design variables was determined using the RSM. The numerical results for the reference and optimum models were compared and discussed in this work.
교반기 내에서의 교반속도 변화에 따라 제조된 자가치료용 마이크로캡슐의 물리적 특성을 입도분석기와 광학현미경을 통해 실험적으로 관찰하였다. 또한 자가치료용 마이크로캡슐의 제조공정을 이해하기 위해 3차원 수치해석의 수행을 통해 교반기 내에서의 유동 특성을 조사하였다. 연구결과에 따르면, 교반기 내에서의 교반속도는 마이크로캡슐의 크기를 결정하는 주요 인자임을 확인하였다. 액체가 혼합된 교반기 내에서는 회전하는 임펠러에 의해 제트와 끝단 와류 성분이 발생하였으며 임펠러의 블레이드 주위에 형성되는 와도는 교반속도가 높아질 때 증가함을 알 수 있었다. 또한 자가치료용 마이크로캡슐의 크기는 끝단 와류와 같은 작은 크기의 혼합 패턴 유동에 큰 영향을 받았다.
In this paper, optimization of the vaned centrifugal compressor was carried out at a given mass flow rate condition. Firstly, impeller optimization was conducted using response surface method (RSM) which is one of optimization methods. After the optimization of the impeller was completed, diffuser optimization was performed with the optimized impeller. In these processes, Navier-Stokes solver was used to calculate the flow inside the centrifugal compressor. And the optimization is performed with Box-Behnken design method which is efficient for fitting second-order response surfaces to reduce the number of calculations required. As a result, compared with the reference model, the efficiency and the pressure ratio of the optimized impeller and diffuser are found to be increased. The performance at off-design conditions is presented.
A numerical simulation was conducted to investigate the effect of height position of Rushton type Impeller in the fermentation. The computational method was based on the CFX code. The simulation was performed for 3 height differences(25, 30, 35mm) between Rushton type impeller and bottom of fermentation. The instantaneous flow fields showed that the bulk flow consisted of large scale vortices. However the main flow results showed that the formation of ring vortices above and below the impeller depended on the height of the impeller.
This paper deals with multi-objective optimization using response surface method to improve the hydraulic performances of a 2 vane pump for wastewater treatment. For analyzing the internal flow field in the pump, steady Reynolds-averaged Navier-Stokes equations were solved with the shear stress transport turbulence model as a turbulence closure model. The impeller and volute variables were defined in the shape of the 2 vane pump. The objective functions were set to satisfy the total head at the design flow rate as well as to improve the efficiency. The hydraulic performance of the optimally designed shape was verified by numerical analysis results.
Low hemolysis is one of the key factors in the production of successful rotary blood pumps. It is, however, difficult to identify the areas where hemolysis occurs. Computational fluid dynamics(CFD) analysis enables the engineer to predict hemolysis on a computer Fluid dynamics in five different axial flow pumps was analyzed 3-dimensionally using CFD software. The impeller was rotated at a speed which supplied a flow of 5L/min at a pressure difference of 100mmHg. Changes in the turbulent kinetic energy along streamlines through the pumps were computed. Reynolds' shear stress( (equation omitted) ) was calculated using the turbulent kinetic energy. Hemolysis was evaluated based on Reynolds'shear stress and its exposure time(t) : dHb/Hb=3.62$\times$10$^{-5}$$t^{0.785}$$\tau$$^{2.416}$ . Hemolysis of the pumps was measured in vitro using fresh bovine blood to which citrate phosphate dextrose was added to prevent clotting. A pump flow of 5L/min was maintained at a pressure difference of 100mmHg for 3h. The normalized index of hemolysis(NIH) as measured. Reynolds' shear stress was high behind the impellers. The measured NIH and the calculated hemolysis(dHb/Hb) shoed a good correlation; NIH=0.0003(dHb/Hb) (r=0.90, n=6) in the range of NIH between 0.003 and 1.1. CFD analysis can predict the in vitro results of hemolysis as well as the areas where hemolysis occurs.ysis occurs.
An extensive range of pumping facilities are employed in the regional water supply system in metropolitan areas, and optimization and the systematic combination of the pump facilities have direct bearing on the stability and economy of the water supply system concerned. These systems must be able to guarantee stability, efficiency and offer high reliability. Preparation of metropolitan area regional water supply system construction project must include a basic plan which takes into account the suitability of pumping facilities to be used, the environment in which facilities will be installed, man-power requirements and basic operational and management policies. This paper contains over-all analysis of the management of metropolitan area regional water supply systems and highlights the cause of Inefficiency and energy waste and puts forward a remedial plan of action. In addition, pump/motor specification programs were developed using Visual Basic to assist selection of the same.
With the recent increase in international trade volume the trade volume through ships is also continuously increasing. The treatment of ballast water goes through the following five steps, samples are taken and analyzed at each step, and samples are obtained using a suction pump. These suction pumps have low efficiency and thus need to be improved. In this study, it is to optimize the form of the impeller which affects directly improvements of performance to determine the capacity of suction pump and to fulfill the purpose of this research. To do it, we have carried out parametric design as an input variable, geometric form for the impeller. By conducting the flow analysis for the optimum form, it has confirmed the value of improved results and achieved the purpose to study in this paper. It has selected the necessary parameter for optimizing the form of the pump impeller and analyzed the property using experiment design. And it can reduce the factor of parameter for local optimization from findings to analyze the property of form parameter. To perform MOGA(Multi-Objective Genetic Algorithm) it has generated response surface using parameters for local optimization and conducts the optimization using multi-objective genetic algorithm. with created experiment cases, it has performed the computational fluid dynamics with model applying the optimized impeller form and checked that the capacity of the pump was improved. It could verify the validity concerning the improvement of pump efficiency, via optimization of pump impeller form which is suggested in this study.
선박의 프로펠러나 임펠러와 같은 유체기기에서는 캐비테이션 현상으로 인해 마모와 침식이 발생한다. 이와 같은 기기손상은 소음과 진동을 발생시켜 기기수명을 단축시키는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 캐비테이션 현상에 대한 저항성을 높이기 위해 산업 현장에서 많이 사용되고 있는 고속화염용사코팅의 공정 최적화에 따른 각 요소별 중요도를 분석하였다. 다구찌 실험계획법을 적용하여 ALBC3 모재 표면에 비정질 분말을 코팅하였고 기공도 실험을 통해 각 요소별 특성을 분석하였다. 다구찌 실험계획법에 의해 고속 화염용사(HVOF) 코팅의 최적 공정을 찾아낸 결과 연소압이 80 psi, 코팅거리가 270 mm, 이송속도가 200 mm/s, 분말속도는 25 g/min으로 확인되었고, 그 결과, 연소압, 코팅거리 및 분말속도는 25% 이상으로 비슷한 기여도를 나타냈고 이송속도는 19%로 다소 떨어지는 수준을 나타내었다. 공정에 대한 각 인자별 기여도는 약간의 차이는 있지만 그 차이가 크지 않으므로 네 개의 인자 모두 고속 화염용사(HVOF) 코팅 공정에서 중요한 기여를 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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