Multi-disciplinary optimization applied to a turbocharger compressor impeller.

The multi-disciplinary optimization (MDO) was applied to design of a compressor impeller and was completed after replacing titanium with aluminium. A two-step optimization method was used. Loop 1 combined quasi-3D aerodynamic method and blade-alone FEA models, with reduced blade stress goals while matching blade loadings. Loop 2 used a 3D pie-slice FEA model with decreased bore stress goal. The redesigned aluminium impeller has acceptable stresses with only one point efficiency fall. The MDO can be now applied in practice. Designers must establish design goals/weighting factors and assemble proper optimization plans for time effective optimization schemes.

---

W pracy przedstawiono zastosowanie optymalizacji wielokryterialnej do modernizacji konstrukcji wirnika sprężarki spowodowanej zmianą materiału - wprowadzono stop aluminium zamiast stopu tytanu. W etapie 1. wykorzystano połączenie metod aerodynamicznych quasi-3-D oraz analizy modeli pojedynczych łopatek metodą elementów skończonych do określania zmniejszonych naprężeń. Ustalono, że nowa konstrukcja wirnika wykonana ze stopu aluminium charakteryzuje się dopuszczalnym poziomem naprężeń przy obniżeniu sprawności o 1%. Procedura optymalizacji wielokryterialnej może być stosowana w praktyce inżynierskiej. Konstruktorzy muszą jednak określić cele stawiane przed projektem oraz ustalić wagę przyjętych kryteriów i koleność optymalizacji.