Design optimization of a transonic compressor rotor (NASA rotor 37) using response surface method and three-dimensional Navier-Stokes analysis has been carried out in this work. Baldwin-Lomax turbulence model was used in the flow analysis. Three design variables were selected to optimize the stacking line of the blade. Data points for response evaluations were selected by D-optimal design, and linear programming method was used for the optimization on the response surface. As a main result of the optimization, adiabatic efficiency was successfully improved. It is also found that the design process provides reliable design of a turbomachinery blade with reasonable computing time.
Design optimization of a transonic compressor rotor (NASA rotor 37) using response surface method and three-dimensional Navier-Stokes analysis has been carried out in this work. Baldwin-Lomax turbulence model was used in the flow analysis. Three design variables were selected to optimize the stacking line of the blade. Data points for response evaluations were selected by D-optimal design, and linear programming method was used for the optimization on the response surface. As a main result of the optimization, adiabatic efficiency was successfully improved. Ana, it is found that the design process provides reliable design of a turbomachinery blade with reasonable computing time.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제10권1호
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pp.40-49
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2002
Floating fixed scroll adopted for tip sealing enhancement in a scroll compressor is always under the influence of tipping moment produced by internal gas forces. Unless the tipping moment is property compensated by some restoring moment, the fired scroll would suffer tipping movement, degrading the compressor performance. The condition on which the tipping movement of the fixed scroll can be suppressed has been investigated analytically. For no tipping movement, the floating fixed scroll should be suspended on the main frame at proper level. The upper limit of the stable suspension is the axial location of the o-rings adopted for a back pressure chamber sealing on the rear side of the fixed scroll, and the lower limit is the mid-height of the scroll wrap.
A procedure for the prediction of the off-design performance of a gas turbine engine is proposed. The system performance at off-design speed is predicted by coupling the thermodynamic models of a compressor and a turbine. The off-design performance of a compressor is obtained using the stage-stackimg method, while the Ainlay-Mathieson method is used for a turbine. The procedure is applied to a single-shaft gas turbine and its predictability is found satisfactory. The results also show that the net work output increases with the increase of the turbine inlet temperature, while the thermal efficiency is marginal. The maximum thermal efficiency at design point is obtained between the highest pressure ratio and design pressure ratio.
A numerical study based on the three-dimensional Reynolds averaged Navier-Stokes equations is presented to analyze the transonic flowfield through two-stage axial compressor. Explicit four-step Runge-Kutta scheme is used for solution algorithm, and local time step and implicit residual averaging are introduced for enhancing the convergency. Artificial dissipation model is adopted to assure the stability of solution. The solver is coupled with Baldwin-Lomax model to describe turbulence. To avoid calculating the unsteady flow, a mixing process is modeled at a station between rotating and stationary blade rows. Results show a variety of important physical phenomena. Comparison of the flowfields with and without tip clearance shows that the effect is considerable in this flowfield. Comparisons with experimental data carried out to validate the calculational results show reasonable agreements. Some remedies are also suggested to improve the revealed problems.
Design optimization of a transonic compressor rotor(NASA rotor 37) was carried out using response surface method(RSM) which is one of the optimization methods. A numerical simulation was conducted using ANSYS CFX by solving three-dimensional Reynolds-averaged Navier Stokes(RANS) equations. Response surfaces that were based on the results of the design of experiment(DOE) techniques were used to find an optimal shape of blade which has the maximum aerodynamic performance. Two objective functions, viz., the adiabatic efficiency and the loss coefficient were selected with three design configurations to optimize the blade shape. As a result, the efficiency of the optimized blade is found to be increased.
Design optimization of a transonic compressor rotor (NASA rotor 37) using response surface method and three-dimensional Navier-Stokes analysis has been carried out in this work. Baldwin-Lomax turbulence model was used in the flow analysis. Two design variables were selected to optimize the stacking line of the blade, and mass flow was used as a design variable, as well, to obtain new design point at peak efficiency. Data points for response evaluations were selected by D-optimal design, and linear programming method was used for the optimization on the response surface. As a main result of the optimization, adiabatic efficiency was successfully improved, and new design mass flow that is appropriate to an improved blade was obtained. Also, it is found that the design process provides reliable design of a turbomachinery blade with reasonable computing time.
A gas turbine consists of an upstream compressor and a downstream turbine with a combustion chamber, and also the compressor and the turbine are generally coupled using a single shaft. Large scale gas turbine compressor is designed as multi-stage axial flow and the blade is fan-type which is thick and wide. Recently radial cracking happens occasionally at the compressor blade tip of large scale gas turbine. So, FEM was performed on the compressor blade and vibration modes and dynamic stresses were analyzed. According to the analysis, 9th natural frequency mode of the blade, which is 2 strip mode, is near the vane passing frequency by the vane located at the upstream of the blade.
소형 가스터빈 엔진에 장착 가능한 저압단 축류 압축기의 공력성능 및 구조적 안정성을 동시에 고려한 최적화 설계를 수행하였다. 근사모델을 구축하여 유전알고리즘을 이용하여 전역 최적화 해를 도출하였다. 최적 설계된 압축기의 동익단은 Hub쪽에서 날개의 부하가 커지되, Tip쪽에서 입사각이 0에 가깝게 설계되었다. 한편 동익의 형상은 허브쪽에서 사다리꼴 모양으로 수렴이 되어 구조적 안정성을 확보하도록 설계가 되었다. 최종적인 수치해석 결과 작동점에서 동익단의 효율은 87.6%이며 구조적 안정성을 나타내는 안전계수는 3이상을 확보하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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