원심 펌프 임펠러의 생체모방공학 기반 최적화 연구: 입구 유동 조건의 영향

오창종; 김조현; 강성원

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자료유형: 학술저널

저자정보: 오창종 (서강대학교) 김조현 (서강대학교) 강성원 (서강대학교)

저널정보: 한국전산유체공학회 한국전산유체공학회지 한국전산유체공학회지 제29권 제3호

발행연도: 2024.9

수록면: 97 - 108 (12page)

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We aim at analyzing the mechanism of passive flow control by a biomimetic tubercle shape for impeller trailing edge(TE) in a centrifugal pump and the effect of inflow conditions. A shape optimization process of tubercle heights was performed for two different inflow conditions that approximate the conditions of a three-stage centrifugal pump. The composite efficiency of the pump increased by up to 0.77%. Compared to the streamwise periodic condition, the inflow-outflow condition showed larger increase in the pump efficiency and decrease of the turbulent intensity. Among different tubercles along TE, a specific tubercle had a relatively large effect on the results. Vortex structures were examined using the Q-criterion and swirling strength. It was observed that the orientation of
the vortices behind TE changed from spanwise to streamwise by the tubercle TE. Counter-rotating streamwise vortices were generated at the top and bottom of each tubercle, and the interaction of the vortex pair led to vortex breakdown, resulting in a decrease in the turbulent intensity.

#원심 펌프(Centrifugal pump) #생체모방공학(Biomimetics) #결절(Tubercle) #임펠러(Impeller) #형상 최적화(Shape optimization) #와류 붕괴(Vortex breakdown)

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2005, Zhang, M. and Tsukamoto, H., “Unsteady Hydrodynamic Forces due to Rotor-Stator Interaction on a Diffuser Pump With Identical Number of Vanes on the Impeller and Diffuser,” J. Fluids Eng., Vol.127, No.4, pp.743-751.

2005, Majidi, K., “Numerical study of unsteady flow in a centrifugal pump,” J. Turbomachinery, Vol.127, No.2, pp.363-371.

2007, Rodriguez, C.G., Egusquiza, E. and Santos, I.F., “Frequencies in the vibration induced by the rotor stator interaction in a centrifugal pump turbine,” J. Fluids Eng., Vol.129, No.11, pp.1428-1435.

2014, Pei, J., Wang, W. and Yuan, S., “Statistical analysis of pressure fluctuations during unsteady flow for low-specific-speed centrifugal pumps,” J. Central South Univ., Vol.21, No.3, pp.1017-1024.

1960, Heskestad, G. and Olberts, D.R., “Influence of trailing-edge geometry on hydraulic-turbine-blade vibration resulting from vortex excitation,” J. Eng. Power, Vol.82, No.2, pp.103-109.

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