양방향 펌프의 유동 해석을 통한 펌프 케이싱의 최적설계
Design Optimization of Two-Way Pump Casing through Flow Analysis
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초록
기존의 한방향 펌프는 순환과 배수를 위해 각각의 모터를 사용하지만, 양방향 펌프는 하나의 모터로 모터의 회전 방향에 따라 배수와 순환이 모두 가능하므로 원가절감이 가능하다. 하지만 양방향 펌프는 배수와 순환 시 펌프 케이싱 내부에서 역류와 흡입이 발생하여 유입된 물이 각각 배출구와 순환구로 원활하게 유출되지 못하는 단점이 있다. 본 연구에서는 주효과 분석을 통해 배출과 순환 시 유출되는 유량과 토크에 주요한 영향을 미치는 인자를 설계변수로 선택하여 실험계획법, 근사모델, 그리고 최적설계를 통해 펌프 케이싱 형상을 최적화함으로써 역류와 흡입은 개선하고 펌프의 토크 대비 배출구와 순환구의 유량을 증가시키는 효과를 거두었다.
Abstract
A two-way pump can reduce costs by draining and circulating water out and into the drum of the washing machine using a single motor whereas a conventional one-way pump uses two motors for doing the same function. However, when the water is drained through the drainage outlet in the two-way pump casing, a backward or inhalation flow occurs and the water flows to the circulation outlet. Likewise, when the water is circulated, the backward flow or inhalation makes the water flow to the drainage outlet. In this study, design optimization of the two-way pump casing is performed to maximize its performance while improving backward flow and inhalation occurring inside of the pump casing. For this, design variables of the pump casing that mainly affect the performance of the pump such as flow rate and torque of the motor were selected through the analysis of mean. Using response surface models for the performances, the ratio of the flow rate to the torque was maximized with satisfying the constraints for the back flow and inhalation through design optimization.
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