Optimal Design of Impeller Shroud for Centrifugal Compressor Using Response Surface Method

ABSTRACT In this study, a method for optimal design of impeller shroud for centrifugal compressor using response surface method (RSM) and multi-objective genetic algorithm (MOGA) was studied. Numerical simulation was conducted using ANSYS CFX with various configurations of shroud. Each of the design parameters was divided into 3 levels. Total 15 design points were planned by central composite design (CCD) method, which is one of the design of experiment (DOE) techniques. Response surfaces based on the results of DOE were used to find the optimal shape of impeller shroud for high aerodynamic performance. The whole process of optimization was conducted using ANSYS Design Xplorer (DX). Results showed that the isentropic efficiency, which is the main performance parameter of the centrifugal compressor, was increased 0.4% through the optimization. 1. 서 론 원심압축기는 고속으로 회전하여 유체에 압력에너지와 속도에너지를 전달하는 대표적인 유체기계이다. 일반적으로 원심압축기는 인듀서, 임펠러, 디퓨져, 그리고 볼류트로 구성되어 있다. 특히, 임펠러는 원심압축기 공력성능에 큰 영향을 미치는 요소이다. 그러나 원심압축기 임펠러는 매우 복잡한 3차원 형상을 가지고 있으며, 설계를 위한 다양한 변수들이 존재한다. 따라서 설계 변수들과 원심압축기 공력 성능간의 복잡한 상관관계를 분석하고 최적형상 도출을 위해 최적화에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있다.최근, 최적설계 방법 중 실질적인 해석이 아닌 근사모델기반의 반응표면 최적설계가 많이 사용되고 있다. Kim 등