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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

강현수 (성균관대학교, 성균관대학교 일반대학원)

지도교수
김윤제
발행연도
2016
저작권
성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수2

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이 논문의 연구 히스토리 (9)

2016

A Study on the Optimal Design of Centrifugal Compressor Using Fluid-Structure Interaction and Response Surface Methods : 유체-구조 연성해석 및 반응표면법을 이용한 원심압축기 형상 최적설계에 관한 연구
강현수 기계공 2016.01 학위논문

2015

반응표면법을 이용한 원심압축기 임펠러 쉬라우드 형상최적설계
강현수 ,  황인주 ,  김윤제 한국유체기계학회 논문집 2015.08 학술저널
유체-구조 연성해석을 이용한 원심압축기 임펠러 블레이드 형상 최적설계
강현수 ,  송유준 ,  이종철 외 1명 한국유체기계학회 학술대회 논문집 2015.06 학술대회자료
다목적 최적화 기법을 이용한 고출력 원심압축기 형상 최적설계
강현수 ,  이정민 ,  김윤제 대한기계학회 논문집 B권 2015.05 학술저널

2014

반응표면법을 이용한 원심압축기 임펠러 쉬라우드 형상 최적설계
강현수 ,  김진형 ,  김윤제 한국유체기계학회 학술대회 논문집 2014.11 학술대회자료
다목적 최적화 기법을 이용한 고출력 원심압축기 형상 최적설계
강현수 ,  홍창기 ,  김윤제 대한기계학회 춘추학술대회 2014.11 학술대회자료
15,000 마력급 원심식 압축기 임펠러 블레이드의 유체-구조 연성해석을 이용한 형상최적설계
강현수 ,  오정수 ,  한정삼 대한기계학회 논문집 B권 2014.06 학술저널

2013

15,000HP급 원심식 압축기 임펠러의 유체-구조 연성해석을 이용한 형상최적설계
강현수 ,  한정삼 대한기계학회 춘추학술대회 2013.12 학술대회자료
유체-구조 연성해석 및 응답표면법을 이용한 원심압축기 임펠러 블레이드의 형상최적설계
강현수 ,  한정삼 대한기계학회 춘추학술대회 2013.05 학술대회자료

초록· 키워드

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In this study, a method for optimal design of impeller for centrifugal compressor under the influence of fluid-structure interaction (FSI) and response surface method (RSM) was studied. Numerical simulation was conducted using ANSYS Multi-Physics with various configurations of impeller geometry. Each of the design parameters was divided into 3 levels. Total 45 design points were planned by central composite design (CCD) method, which is one of the design of experiment (DOE) techniques. Response surfaces generated based on the DOE results were used to find the optimal shape of impeller for high aerodynamic performance. The whole process of optimization was conducted using ANSYS Design Xplorer (DX). Through the optimization, structural stability and aerodynamic performance of centrifugal compressor were improved.
#Centrifugal compressor #Fluid-Structure Interaction #Shape Optimization #Response surface method

목차

Chapter 1 Introduction 1
1.1 Background 1
1.2 Objectives and Methodology 3
Chapter 2 Theoretical Background 5
2.1 Working principle of centrifugal compressor 5
2.2 The effect of blade shape on performance 5
2.3 Velocity triangles 6
2.4 Tip clearance 7
2.5 Diffuser 8
2.6 Isentropic efficiency 9
2.7 Total pressure ratio 10
Chapter 3 Numerical Analysis 17
3.1 Reference model 17
3.2 Computational fluid dynamics (CFD) analysis 18
3.2.1 Governing equations 18
3.2.2 Turbulence model 19
3.2.3 Grid systems 20
3.2.4 Boundary conditions and analysis method 20
3.3 Fluid-structure interaction (FSI) analysis 29
3.3.1 Governing equation 29
3.3.2 Grid systems 30
3.3.3 Boundary conditions and analysis method 30
Chapter 4 Shape optimization 34
4.1 Parameterization 34
4.2 Design of experiments 35
4.3 Response surface method 36
4.3.1 Non-parametric regression method 36
4.3.2 Validation of approximation model 38
4.4 Optimal design procedure 38
Chapter 5 Results and Discussion 45
5.1 Results of reference model 45
5.1.1 Results of aerodynamic performance 45
5.1.2 Validation of the CFD results 45
5.1.3 Effect of tip clearance 46
5.1.4 Results of structural analysis 46
5.2 Sensitivity analysis 47
5.3 Results of optimal design 47
Chapter 6 Conclusions 65
References 67
Appendix A 73
A.1 Failure of impeller blade 73

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