Abstract
An optimization study on a small turbopump impeller operating at the low specific speed is conducted to obtain high output head at the impeller exit. Its specific speed in SI unit (RPM, m3/sec, m) is 4.0, and the outer diameter is 56mm. On the optimization, the outer diameter of the impeller is maintained constant to restrict the pump size, and an objective function of pressure head is maximized with eight design variables, which are related with designing an impeller shape. The response surface method is used to the optimization scheme, and the commercial code CFX-10 is applied for numerical analysis. The pressure head of the objective function obtained with an optimized impeller is increased by 9.7% compared with that obtained on an impeller designed with typically recommended design parameters. This increment is caused by reducing the recirculation region within the impeller passage.
본 연구에서는 낮은 비속도에서 작동하는 소형터보임펠러에서 베인의 형상을 최적화하여 출구에서 높은 양정을 얻기 위한 연구를 수행하였다. 임펠러의 설계점에서 비속도는 SI 단위로 4.0이며 임펠러의 외경은 56mm이다. 최적화를 수행할 때 임펠러의 외경을 고정하여 펌프의 부피를 제한하였으며 임펠러 내부의 설계변수를 변경하면서 목적함수인 양정을 극대화하였다. 설계변수는 베인의 형상설계와 관련이 있는 8개의 설계변수를 사용하였으며, 최적화를 위한 방법으로는 반응면법을 사용하였다. 내부유동장의 계산은 상용코드인 CFX-10을 사용였으며, 최적화된 임펠러에서 얻어진 양정은 초기설계변수에 의하여 설계되어진 임펠러에 비하여 9.7%이상 증가하였다. 이러한 증가는 내부 유로에서의 재순환영역의 감소와 직접적인 관련이 있었다.
