In recent application of volute pumps in industries, since the performance requirements vary widely depending on the application situation, the design point spans across the whole range of specific speed for the centrifugal type machine. Therefore it is necessary to make a volute pump design program capable of handling that various design points. In most recent optimum design codes for turbomachinery, the gradient method has been commonly used. However, since the range of design point is relatively wide, the non-linearity of the design variables often fails to produce the true optimum design. In this study a search method for the volute design is suggested in order to overcome the non-linearity of the variables. This method improves the convergence of the design program by confining the initial condition of the design variables using the random search method. Based on the search method, a user-friendly complete design program for volute pump has been developed.
원심 펌프 설계 시 이용되는 방법은 비속도를 이용하여 경험식에 근거한 방식과 손실 모델을 이용하여 펌프 성능을 최적화 하는 방식이 있다. 손실 모델을 이용한 설계는 설계점에서 최적 성능을 달성 할 수 있는 펌프의 형상 변수를 결정하는 방식이다. 손실 모델을 이용한 설계는 탈설계점에서 펌프의 성능을 예측하기에 용이 하다는 이점이 있다. 특히 최근 들어 펌프의 사용이 다양화 되면서 다양한 설계점에서 작동하는 펌프의 설계가 요구되고 있다. 그중에서도 기존에 용적형 펌프를 대신하여 원심형 펌프를 사용하려는 시도가 늘면서 낮은 비속도 영역에서 펌프 설계가 이루어 진고 있다. 이는 용적형 펌프의 단점인 소음, 진동 문제를 해결함과 동시에 소형화 및 고속화에 원심형 펌프가 적당하기 때문이다. 이에 따라 광범위한 작동점에서 볼류트 펌프를 설계할 수 있는 펌프 설계 프로그램이 절실히 필요한 실정이다. 현존하는 펌프 설계 프로그램의 대부분은 경사법에 근거한 최적 설계 기법을 채택 하고 있다. 그러나 경사법에 근거한 펌프 최적설계 기법은 펌프 설계 변수간의 비선형성으로 인하여 광범위한 설계 구간에서는 유용하지 못한 경우가 많다. 따라서 본 연구에서는 이러한 점을 극복하기 위하여 수렴 안정성이 높은 볼류트 펌프 설계 기법을 완성 하였으며 특히 경사법에 근거한 최적설계가 수월하도록 무작위법에 근거한 초기치 탐색법을 적용하였다. 또한 이러한 설계 기법을 토대로 사용자 친화적인 펌프 설계 프로그램을 완성 하였다.
