롤링 피스톤 로터리 압축기의 형상인자 최적 설계

Abstract

본 연구의 목적은 롤링 피스톤 로타리 압축기의 형상인자 최적화 작업을 보다 체계적이고 빠르게 수행하기 위한 방법을 도출하는 것이다. 이를 위해 형상인자에 대해 해석 프로그램을 사용한 변수 연구 및 최적화 프로그램을 사용한 최적화를 진행하였다. 압축기 설계시 개발자는 해석적인 방법과 실험을 통해 압축기를 설계하는데, 설계변수에 따라 압축기 성능이 크게 영향을 받는다. 이러한 압축기의 주요 설계변수의 영향을 분석하기 위해, 동적거동 해석과 성능해석을 수행하여 압축기의 성능지수를 구하였다. 압축기 성능 해석프로그램에서 압축기의 주요한 설계변수인 실린더의 높이, 직경, 그리고 이에 구속되는 변수인 롤러의 직경을 제어인자로 선정하고, 각각의 인자가 성능에 미치는 영향을 살펴보았다. 변수연구를 통해 압축기 성능이 최대가 되는 최적조합을 찾아내고, 이 결과값과 최적화 기법을 사용해 얻은 값을 비교하여 최적화 방법을 사용한 값의 유효성을 검증하였다. 최적화 프로그램은 PIAnO^(TM) 을 사용하였으며 STDQAO (Sequential Two-point Diagonal Quadratic Approximate Optimization) 기법에 따른 최적화를 수행하였다. 각각의 경우 주어진 범위에서 얻은 최적값은 초기 설계대비 최대 성능지수 0.18을 개선하였다.; The ultimate goal of this research is to find a way to enhance the performance of a rolling piston rotary compressor so that it can optimize its design variables more systematically and promptly. For this research, an optimization program was used for parametric studies with a performance analyzing program. In general, compressors are designed through analytic methods and experimentations, and the performance of a compressor is greatly influenced by the type of design variables. In order to analyze the influences of these major design variables, dynamic analysis and performance analysis were conducted. Height and diameter of a cylinder, significant independent design variables of a compressor, were chosen as control factors along with a diameter of a roller, a dependent variable. The optimum combination of these variables was found through the parametric studies, and this value was compared with the value calculated with the optimization program to confirm the validity of the latter. For this research, an optimization program named PIAnO^(TM) was used as well as STDQAO (Sequential Two-point Diagonal Quadratic Approximate Optimization). Based on the optimum combinations obtained from both procedures, the maximum performance of a compressor using optimization method was improved by EER 0.18, compared to its initial value.