How is the flow in a rotating impeller. About 35 years have passed since one experimentalist rotating with the impeller. of a huge centrifugal blower made the flow measurements using a hot-wire anemometer (Fowler 1968). Optical measurement methods have great advantages over the intrusive methods especially for the flow measurement in a rotating impeller. One is the optical flow visualization (FV) technique (Senoo, et al., 1968) and the other is the application of laser velocimetry (LV) (Hah and Krain, 1990). Particle image velocimetries (PIVs) combine major features of both FV and LV, and are very attractive due to the feasibility of simultaneous and multi-points measurements (Hayami and Aramaki, 1999). A high-pressure-ratio transonic centrifugal compressor with a low-solidity cascade diffuser was tested in a closed loop with HFC134a gas at 18,000rpm (Hayami, 2000). Two kinds of measurement techniques by image processing were applied to visualize a flow in the compressor. One is a velocity field measurement at the inducer of the impeller using a PIV and the other is a pressure field measurement on the side wall of the cascade diffuser using a pressure sensitive paint (PSP) measurement technique. The PIV was successfully applied for visualization of an unsteady behavior of a shock wave based on the instantaneous velocity field measurement (Hayami, et al., 2002b) as well as a phase-averaged velocity vector field with a shock wave over one blade pitch (Hayami, et al., 2002a. b). A violent change in pressure was successfully visualized using a PSP measurement during a surge condition even though there are still some problems to be overcome (Hayami, et al., 2002c). Both PIV and PSP results are discussed in comparison with those of laser-2-focus (L2F) velocimetry and those of semiconductor pressure sensors. Experimental fluid dynamics (EFDs) are still growing up more and more both in hardware and in software. On the other hand, computational fluid dynamics (CFDs) are very attractive to understand the details of flow. A secondary flow on the side wall of the cascade diffuser was visualized based either steady or unsteady CFD calculations (Bonaiuti, et al.,2002). EFD and CFD methods will be combined to a hybrid method being complementary to each other. Measurement techniques by image processing as well as CFD calculations give a huge amount of data. Then, data mining technique will become more important to understand the flow mechanism both for EFD and CFD.
본 논문에서는 식기 세척기 내 원심펌프를 대상으로 수치적/실험적 연구를 통해 최적 설계를 수행하였으며 유량 및 소음 성능을 개선하고자 하였다. 먼저 대상 원심펌프의 특성을 실험적으로 분석하기 위해 펌프 성능시험기를 통한 유량 실험과 반 무향실에서의 소음 실험을 진행하였다. 원심펌프 회전에 따른 내부 유동 및 유동 소음 성능을 수치적으로 모사하기 위해 전산유체역학 기반의 Reynolds Averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식과 Ffowcs Williams and Hawkings 방정식을 지배 방정식으로 수치해석을 수행하였다. 실험 결과와의 비교를 통해 수치 기법의 유효성을 검증하였으며, 검증된 수치 기법을 활용하여 원심펌프 내 임펠러 형상에 대한 최적 설계를 수행하였다. 수치 기법의 활용을 통해 최적 설계된 임펠러의 개선된 유량 성능을 수치적으로 확인하였으며, 유동장 분석을 통해 임펠러 형상 각도 변화에 따른 유동 특성 변화 및 개선을 확인하였다. 또한, 시제품 제작 및 실험을 통해 개선 유량 성능을 검증하였으며, 팬 법칙에 의거하여 동일 유량에서 소음 수준이 감소함을 확인하였다.
In this study, three-dimensional incompressible viscous flow analysis and optimization using response surface method are presented for the design of a jet fan. Steady, incompressible, three-dimensional Reynolds averaged Wavier-Stokes equations are used as governing equations, and standard k-$\epsilon$ turbulence model is chosen as a turbulence model. Governing equations are discretized using finite volume method. Sweep angles and maximum thickness of blade are used as design variables for the shape optimization of the impeller in response surface method. The experimental points which are needed to construct response surface are obtained from the D-optimal design and Full Factorial design and relations between design variables and response surface are examined.
A centrifugal compressor for geothermal heat pump system using R134a as working fluid has been developed. The centrifugal compressor consists of an impeller with splitters, two vaneless diffuser, a low solidity vaned diffuser and a volute. In this compressor, diffuser blade angles are controlled to satisfy both heating and cooling conditions. A aerodynamic design was done by applying the repeating design procedure including a meanline design, a 3D geometry generation and fluid dynamic calculation. In this paper, design and performance prediction results of the compressor are presented.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제2권3호
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pp.232-238
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2009
Unlike usual turbopump inducers, the axial flow pump tested operates very stably at design flow rate without rotating cavitation nor cavitation surge. Flow visualization suggests that this is because the tip cavity smoothly extends into the flow passage without the interaction with the leading edge of the next blade. However, at low flow rate and low cavitation number, choked surge and rotating choke were observed. Their correlation with the performance curve under cavitation is discussed and their instantaneous flow fields are shown.
A centrifugal fan design code was developed and included in $DasignFan^{TM}$. This program generates forward -curved and backward-curved bladed centrifugal fan data. With the inverse design concept used in the code, the period of designing a fm, which has given aerodynamic performance with minimal acoustic noise, is significantly shortened.. A centrifugal fan design code, developed in this study and included in $DasignFan^{TM}$, predicts the aerodynamic performance by using mean-line analysis and various loss models. In the period of design a lift force distribution between pressure side and suction side of blade is calculated. And then it is used to calculate steady loading noise from the impeller.
Transport of a scalar quantity, such as chemical concentration or temperature, is important in many engineering applications and environmental flows. Here we report on results obtained from the large eddy simulations of flow and concentration fields inside the tank performed using a spectral multi-domain technique. The computations were driven by specifying the impeller-induced flow at the blade tip radius (Yoon et al. $^{(1)}$). This study focused on the concentration development at different molecular diffusivities in a stirred tank operated under turbulent conditions. The main objective of the work presented here is to study the large-scale mixing structure at different molecular diffusivities in a stirred tank by using the large eddy simulation. The time sequence of concentration and flow fields shows the flow dependency of the concentration development. The presence of spatial inhomogenieties is detailed by observing the time variation of local concentration at different positions.
The performance of the centrifugal fan in a vacuum cleaner is affected by the hydraulic loss, such as the friction loss, the recirculation loss and the impact loss etc., Those losses depend on the rotational speed of the impeller, the inlet and exit widths, the relative flow angles to the blade, the number of the blades and the geometry of the shroud and the diffuser. These parameters are complicatedly interrelated, so the experimental means in analyzing the fans are rather limited. In the present study, the flow analysis are done numerically by changing the relevant fan parameters. A commercial code, STAR-CD, is used for the calculations. It is seen from the analyses that the computational results agree well with the experimental results. The results obtained can be used for the basic design of a centrifugal fan.
Straight absorptive silencers have been designed to reduce the noise level of a centrifugal blower. Three-dimensional boundary element method is used for the design of absorptive silencers which consist of a perforated main pipe and a outer chamber filled with fibrous material. The experimental results show that the absorptive silencer reduces up to 8 dB(A) in the overall sound pressure level of the blower and up to 15 dB at the blade passing frequency. It is also found that the gap between the silencer and the impeller may substantially alter the acoustic performance of the silencers. The transmission loss predicted by the boundary element method follows overall trends of the measured insertion loss. The experiments also show that the impact of the silencers on the aerodynamic performance of the blower is minimum.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제6권1호
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pp.15-22
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2005
This research presents modeling of a functional surface that is constructed with a free-formed surface. The modeling of functional surfaces, being introduced in this paper, adopts a modified B-spline that utilizes an approximating technique. The modified B-Spline is constructed with altered control vertices. It is applied to measure the surface of an impeller blade. This research builds an algorithm accepting inputs of measured points. Generating the cutter-paths for NC machining employs the model of the constructed surfaces. The machined surfaces that are generated in several cases are compared with each other in the aspect of machining accuracy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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