Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.35
no.3
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pp.301-307
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2011
Turbo blowers are mainly used in refuse collection systems. We discuss blower performance in relation to the angle of the inlet vane installed at the upstream of the blower. The flow characteristics of the components are analyzed by three-dimensional Navier-Stokes analysis and compared to experimental results. A two-stage serially connected turbo blower is introduced to analyze the performance experimentally. Throughout the experimental measurements and the numerical simulation, the distorted inlet velocity generated in the small vane angle reduces the performance of the blower, because of the local leading-edge separation and the resulting non-uniform blade loading. We also perform a detailed flow analysis using the results obtained in the numerical simulation.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.34
no.9
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pp.843-850
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2010
This In this paper, we describe the performance characteristics of a turbo blower as a function of the shape of the volute casing: expansion diameter and width of the volute casing. The turbo blower considered in the present study is mainly used in a refuse collection system. The flow characteristics inside the turbo blower were analyzed by a three-dimensional Navier-Stokes solver and compared with experimental results. The distributions of pressure and efficiency obtained by numerical simulation were in good agreement with those determined experimentally. Throughout the numerical simulation of the turbo blower, the blower performance was enhanced by decreasing the local losses in the blade passage and the outlet flow. The efficiency and pressure for the design flow condition were enhanced by about 3% and 2%, respectively, compared to the efficiency and pressure of the reference blower. Detailed flow analysis was performed using the results of the numerical simulation
본 개발의 목적은 연료전지차량에 탑재되는 연료전지 시스템에 장착될 공기공급기를 개발하는 것이었다. 개발된 공기공급기의 형태는 공급해야 할 공기의 유량과 압력 범위, 소음 및 향후 양산성 등을 고려하여 원심형 블로어를 선택하였으며, 차량 부하에 따른 공기공급량을 제어하기 위한 제어기도 적용되었다. 또한 차량에 적용될 경우, 예상되는 가혹한 사용환경에서 안정적인 성능을 발휘하고, 내구성을 할 수 있도록 설계되었으며, 특히, 외기온도 $45^{\circ}C$에서도 충분한 방열성능을 갖도록 모터 및 모터 방열구조를 설계하였다. 이를 위하여 공급되는 공기로 직접 모터를 냉각하는 개념을 적용하였다. 개발된 터보블로어의 응답성을 포함한 성능평가를 수행하였으며, 설계점에서 600시간 연속운전을 통하여 기본 내구평가를 완료하였다.
This paper describes the shape optimization of a blower impeller used for a refuse collection system. Two design variables, which are used to define the blade angles of an impeller, are introduced to increase the blower performance. A blower efficiency is selected as an object function, and the shape optimization of the blade angles is performed by a response surface method (RSM). Three-dimensional Navier-Stokes equations are introduced to analyze the internal flow of the blower and to find the value of object function for the training data. Relatively good agreement between experimental measurements and numerical simulation is obtained in the present study. Throughout the shape optimization, blower efficiency for the optimal blade angles is successfully increased up to 3.6% compared with that of reference at the design flow rate. Detailed flow field inside the turbo blower is also analyzed and discussed.
Optimal operation of turbo blowers connected in serial is analyzed by experimental measurements and numerical simulation with three-dimensional Navier-Stokes equations. The turbo blower system considered in the present study is widely used for the refuse collection system. Design optimization of the turbo blower using some design variables is also studied to enhance the performance of the blower. Throughout numerical simulation, it is found that the input energy reduction by optimal operation of the turbo blowers with the proper changes of the rotor's rotating frequency can be reduced a input energy for operating the blower system compared to the conventional on-off operation method theoretically. It is also found that the optimal design method is effective to enhance the performance of the turbo blower.
Pressure characteristics according to the duct shapes of turbo blowers connected in serial have been performed to reduce pressure loss in the piping system. To analyze three-dimensional flow field in the turbo blower system, general analysis code, CFX, is introduced in the present work. SST turbulence model is applied to estimate the eddy viscosity. Throughout the numerical simulation for the turbo blower system having a various shape of a inlet guide, optimal inlet guide can be selected. It is found that the pressure loss in the piping system having the optimal inlet guide can be reduced by minimizing the inflow distortion at the upstream of the impeller. Detailed flow analysis of the blower system serially connected is also performed and analyzed.
The turbo blowers having large power capacity are generally composed of the variable inlet guide vane, the impeller and the variable diffuser. In the present study, the effect of the stagger angles on the aerodynamic performances has been investigated by CFD methods. The design specifications of the reference model having 400kW power were given as 7.43kg/s of mass flow rate, 1.66 of pressure ratio with 12000rpm of impeller rotating speed. As the first simulation parameter, the diffuser vane angle was varied in the range of ${\pm}$20 degree from the initial-design point. The inlet guide vane angles, as the second one, was changed in the range of ${\pm}$40 degree from the initial-design point. The commercial Navier-Stokes solver, ANSYS-CFX, was applied to solve the three-dimensional unsteady flow fields inside the turbo blower. Through the numerical results, the desirable setting angles were proposed to fit the best performance to the variation of the operating conditions.
본 논문에서는 TMS320F2812를 이용하여 연료 전지 BOP(Balance of Plant) 내장 터보 블로어로 쓰이는 영구자석 동기전동기의 센서리스 공간 벡터 제어를 구현하였다. 고속으로 회전하는 회전자의 위치 및 속도는 측정하기가 어려우므로, 전류를 이용하여 위상 및 속도를 추정하였으며, 이 알고리즘을 Digital Signal Processor(DSP) 상에서 구현하였다. 전류 측정시 노이즈에 의한 영향을 최소화하기 위해 외부에 12bit급 AD컨버터인 AD7891을 장착하였다. 데드타임 보상 및 dc-link 전압 리플 보상을 적용하였고, 정격 속도 100,000rpm에서 영구자석 동기전동기를 구동하였다.
This paper describes flow characteristics in a piping system having various duct shapes on refuse collecting system. A simulator for the refuse collecting system is designed to analyze the flow characteristics in the piping system. The simulator consists of an air intake, a waste chute, circular duct having various shapes, cyclone and turbo blower. The simulator has four different duct shapes: straight, curved, inclined and Y-shaped ducts. Three-dimensional Navier-Stokes analysis is introduced to analyze the pressure loss in the piping system. Throughout the numerical simulation, pressure loss obtained by numerical simulation has a good agreement with the results of experimental measurements. The selected length of curved and Y-ducts for the pressure loss is determined using pressure distributions on the duct. Flow and pressure characteristics in the piping system of the simulator are evaluated by numerical simulation and discussed in detail.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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