Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.32
no.11
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pp.970-977
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2008
This paper deals with the dynamic characteristics of the shaft with impeller model which is the most important part in developing the resin mixing machine. Through reverse engineering, it is possible to make the shaft with impeller geometry model which is necessary vibration characteristic analysis by commercial impeller. The natural frequency analysis and structural analysis using finite element analysis software are performed on the imported commercial shaft with impeller model. The most important fundamental natural frequency of the shaft with impeller model is around 14.5 Hz, which well agrees with modal testing. The most effective design variables were extracted by ANOM(analysis of means) and pareto chart. This paper presents approximation 2nd order polynomial as design variables using RSM(response surface methodology). Generally, RSM take 2 or 3 design variables, but this method uses 5 design variables with table of mixed orthogonal array. Further more, the analyzed result of the commercial shaft with impeller is to be utilized for the structural design of resin chock mixing machine.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.9
no.2
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pp.143-149
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2016
In this study, a method for the multi-objective optimization of an impeller for a centrifugal compressor using fluid-structure interaction (FSI) and response surface method (RSM) was proposed. Numerical simulation was conducted using ANSYS CFX and Mechanical with various configurations of impeller geometry. Each design parameter was divided into 3 levels. A total of 15 design points were planned using Box-Behnken design, which is one of the design of experiment (DOE) techniques. Response surfaces based on the results of the DOE were used to find the optimal shape of the impeller. Two objective functions, isentropic efficiency and equivalent stress were selected. Each objective function is an important factor of aerodynamic performance and structural safety. The entire process of optimization was conducted using the ANSYS Design Xplorer (DX). The trade-off between the two objectives was analyzed in the light of Pareto-optimal solutions. Through the optimization, the structural safety and aerodynamic performance of the centrifugal compressor were increased.
In this paper, the flow characteristics of the mixed-flow pump impellers and diffusers were numerically predicted by commercial CFD software and DOE(design of experiments). We also discussed how to improve the performance of the mixed-flow pump by designing the impeller and diffuser in the mixed-flow pump. Geometric design variables were defined by the vane plane development which indicates the blade-angle distributions and length of the impeller and the diffusers. Firstly, the design optimization of the defined impeller geometric variables has been done. After that, the flow characteristics were analyzed in the point of incidence angle at the diffuser leading edge for the optimized impeller. Then design of the defined diffuser shape variables has been performed. The reason for the performance improvement was discussed by examining the flow characteristics through the diffuser.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.15
no.2
s.95
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pp.129-134
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2005
This paper describes the influence of geometric parameters on the noise generation from a centrifugal compressor. From the analysis of noise measurements, it is observed that Blade Passing Frequency noise related to the rotating impeller is more important, and it is focused on the comparison of this discrete frequency noise according to the shape change. Navier-Stokes solver is used to simulate the flow-field of the impeller and the vaned diffuser, and time-dependent pressure data are calculated and Fourier-transformed to perform the near-field noise prediction. The effects of various geometry design variables such as the gap between the impeller and the diffuser, impeller shape variations on the near-field noise distribution are investigated.
In the present study, a numerical simulation to analyze mixing performance inside an industrial mixer was investigated for various geometry of turbine impellers. Various pitching angles and various types of turbine blades were considered in the simulation. In order to model the rotation of impeller, the Multiple Reference Frames (MRF) technique was used. For evaluation of the effect of various shapes on the mixing performance, dimensionless coefficient such as flow coefficient, circulation coefficient, power coefficient, pumping effectiveness and circulation effectiveness were used. From the results, the effect of pitching angle of a pitched turbine impeller was to give best pumping effectiveness around $30^{\circ}$ pitching angle, whereas best circulation effectiveness around $65^{\circ}$ pitching angle. Dual pitched turbine impeller showed best performance in both pumping effectiveness and circulation effectiveness among impeller types considered in the present study.
The paper presents computational and flow visualization results on a centrifugal blood pump. 4 impeller designs were tested at a rotational speed of 2000 rpm using blood analog as working fluid. All impellers have seven blades but of different geometry (Impellers A3, A4, B2 and R7). Flow visualization within the impeller passages was conducted using an image de-rotation system. A pair of large scale vortices was found within the blades of impeller R7 while a single vortex was found in most of the passages of backward facing impellers (Impellers A3, A4 and B2). To establish the effects of blade geometry on blood cells, CFD was used to simulate the blade to blade flow to provide an estimate of the maximum shear stress. The results showed that though most of the stresses within the blade passages are below a threshold level of 150 N/m$^2$for extensive erythrocyte damage to occur, there are some regions near to the leading edge of the pressure side where the shear stresses a abode threshold level.
This paper describes the development of standard series for turbo blowers. In mass production system, it is very required to standardize blowers to improve the productivity of ordering, estimating, manufacturing. To standardize blowers, we performed researches on the effects of $b_1$(impeller inlet width), $b_2$(impeller outlet width), ${\beta}_1$(blade inlet angle), ${\beta}_2$(blade outlet angle), Z(number of blades) of impellers and geometry of casing experimentally. Through this study, we chose the several best model of turbo blowers with high efficiency and low noise, which represent each specific speed series 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315. After the development of such standardized blowers, the test results are used to prepare the fan geometry and performance database for a selection software.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.4
no.1
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pp.191-198
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2011
Based on the consideration that the cavitation would affect the operation stability of miniature pumps, the 3-D turbulent cavitating flow in a test pump was simulated by using a mixed cavitation model and k-${\omega}$ SST turbulence model. In order to investigate the influence of inlet geometry parameters on the cavitation performance of the miniature pump, two more impellers are designed for comparison. Based on the results, the following conclusions are drawn: 1) Cavitation performance of the double suction shaft-less miniature pump having different impeller is equivalent to the centrifugal pump having ordinary size, though the flow passage at impeller inlet is small; 2) The miniature pump having radial impeller can produce much higher pump head, but lower cavitation performance than that having the impeller based on the conventional design method; 3) It is believed that by applying the double suction design, the miniature pump achieved relatively uniform flow pattern upstream the impeller inlet, which is favorable for improving cavitation performance.
A pump turbine is a technically matured option for energy production and storage systems. At the off-design operating range, the pump turbine succumbed to flow instabilities, which correlated with the pump turbine geometry. A low specific speed pump turbine was designed and modified according to the impeller blade angle. Reynolds-Average Navier-Stokes is carried out with a shear stress transport turbulence model to evaluate the detailed flow characteristics in the pump turbine. The impeller blade inlet angle (𝛽1) and outlet angle (𝛽2) are used to evaluate hydraulic loss in the pump turbine. When 𝛽1 changed from low to high value, the maximum efficiency is increased by 4.75% in turbine mode. The S-Curve inclination is reduced by 8% and 42% for changes in 𝛽1 and 𝛽2 from low to high values, respectively. At α = 21°, the shock loss coefficient (𝜁s) is reduced by 16% and 19% with increases of 𝛽1 and 𝛽2 from low to high values, respectively. When 𝛽1 and 𝛽2 values increased from low to high, the impeller friction coefficient (𝜁f) increased and decreased by 20% and 8%, respectively. Hence, the high 𝛽2 effectively reduced the loss coefficient and S-Curve inclination.
In many technical fields including electronics and display manufacturing processes, properties of coating liquids could be greatly enhanced by adding nanopowders and it requires efficient mixing techniques to achieve uniform dispersion of nanoparticles in liquids. This paper presents the three-dimensional CFD simulations on the flowfields of a highly viscous liquid in the large scale industrial mixer of impeller type. The effects of several important design and operation parameters such as impeller geometry, rotational speed, and degree of liquid viscosity are investigated to appreciate the mixing performance by examining the computational results for flow pattern of rotationally stirred liquid of high viscosity in the mixer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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