Efficient design and manufacture of high efficiency compressor wheels for turbochargers
Project goals
The main objective of the project is to create a methodology for research and development of compressor wheels with the high thermodynamic efficiency and to study the influence of manufacturing technology from the economic point of view. It enables minimize negative impact on the environment in order to sustain manufacturing requirements. The goal is going to be achieved through optimization of efficiency of turbocharger compressor stage and its milling process. Efficient design and manufacturing process of compressor wheels can be accomplished by merging these RaD activities. Nowadays geometry of compressor wheels is limited to so called ruled surfaces to achieve high manufacturing productivity during flank milling process. However, the method many times limits throughflow area thus resulting in negative effect on efficiency. Increase in efficiency can be seen in geometric modification of throughflow area and in adjustment of shape of blade leading edge. There are currently no SW tools for the design of turbocharger compressor stages which are able to meet the set objectives and therefore the main goal of the project is to innovate the design process of milling devices including the technological effects of production and to create an unique software SW-CC. Two different variants of compressor wheel for the turbocharger compressor stage will be further proposed in the project. In the first variant, called Economy, the blade surfaces will be geometrically constrained to the ruled surfaces. The efficiency of compressor wheel will be limited but the manufacturing technology will be more effective. In the second variant, called Hi-tech, the blade surfaces will not have any constrains and the efficiency of proposed compressor wheel will increase significantly. The fulfillment of the project objectives will increase the competitiveness of the project applicants – NUM solution and CTU in Prague (RCMT).
Keywords
Public support
Provider
Ministry of Industry and Trade
Programme
TRIO
Call for proposals
TRIO 4 (SMPO201900001)
Main participants
NUM solution s.r.o.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
2019FV40298
Alternative language
Project name in Czech
Efektivní návrh a výroba kompresorových kol s vysokou účinností pro turbodmychadla
Annotation in Czech
Cílem projektu je výzkum a vývoj postupů efektivního návrhu a výroby kompresorových kol s vysokou účinností pro turbodmychadla. To pomůže k zajištění udržitelné výroby s minimalizací negativních dopadů na životní prostředí. Cíle bude dosaženo prostřednictvím výzkumu a vývoje inovovaného procesu návrhu kompresorového stupně turbodmychadla za účelem maximalizace účinnosti a výzkumu a vývoje optimalizovaných technologických operací obrábění kompresorových kol za účelem zvyšování přesnosti a produktivity obrábění. Spojením těchto výzkumně-vývojových aktivit dojde k dosažení efektivního návrhu a výroby kompresorových kol. Promítnutím technologických vlivů výroby kompresorových kol již do procesu návrhu těchto dílců bude dosaženo optimalizovaného návrhu s dosažením co nejvyšší účinnosti a zároveň budou nastaveny předpoklady pro dosažení požadovaných technologických operací dokončování a tím pádem dosažení efektivního návrhu. V současných možnostech výrobních prostředků (obráběcí stroje, nástroje, strategie) lze dosahovat rovněž produktivních výrobních časů i u této technologie obrábění. Je však nutné zvážit konkrétní přínosy do účinnosti ve vztahu k náročnosti obrábění v určité sériovosti výroby u této technologie oproti technologii obrábění bokem nástroje. Proto je jedním z plánovaných výstupů projektu unikátní software, který by toto začlenění technologických vlivů do konstrukčního návrhu zprostředkoval. V projektu je také předpokládáno dosažení dvou navrhovaných variant kompresorových kol pro jeden kompresorový stupeň turbodmychadla a to konkrétně varianty s geometrickým omezením ploch lopatek na tzv. přímkové plochy a tedy s omezením dosahované účinnosti, ale s možností nasazení produktivní technologie výroby, což je varianta označovaná dále jako varianta Economy a druhá varianta je bez geometrického omezení tvaru ploch lopatek, čímž může být při návrhu dosaženo vysoké účinnosti, ale a tato varianta bude dále označována jako varianta Hi-tech.
Scientific branches
R&D category
AP - Applied research
OECD FORD - main branch
20301 - Mechanical engineering
OECD FORD - secondary branch
20302 - Applied mechanics
OECD FORD - another secondary branch
—
GB - Agricultural machines and construction
JQ - Machinery and tools
JR - Other machinery industry
JT - Propulsion, engines and fuels
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
The project has achieved its stated objectives and the project outputs have the potential for economic benefit to the beneficiaries. In line with the TRIO programme, a design SW-CC for achieving an efficient turbocharger compressor stage was successfully developed based on industrial research and experimental development, which is unique in combining the aerodynamic design of the compressor stage with the technology module in one environment. Functional samples of several compressor stage variants were produced and verified within the project.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jun 1, 2019
Realization period - end
Dec 31, 2022
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Mar 23, 2021
Data delivery to CEP
Confidentiality
C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.
Data delivery code
CEP23-MPO-FV-U
Data delivery date
Jun 28, 2023
Finance
Total approved costs
18,605 thou. CZK
Public financial support
13,017 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
5,570 thou. CZK
Recognised costs
18 605 CZK thou.
Public support
13 017 CZK thou.
0%
Provider
Ministry of Industry and Trade
OECD FORD
Mechanical engineering
Solution period
01. 06. 2019 - 31. 12. 2022