現今的汽車工業相當普及，汽車這種交通工具已成為人類生活當中的必需品之一。近年來由於環保意識抬頭及某些國家之稅金制度，使得汽車引擎發展方向朝向小排氣量，但為了滿足輸出馬力的需求就以外加渦輪增壓器之方式滿足，由此可知渦輪增壓器之性能對於引擎整體性能之提升相當重要，因此對於離心式壓縮器之研究對於汽車工業的發展具有相當程度的幫助。本研究首先透過一維設計工具設計不同參數之離心式壓縮器葉輪，在模擬分析上，使用了有限體積法、六面體網格、CFX流場分析及後處理，最後以多目標基因演算法進行各參數間之最佳配置以獲得最佳性能之壓縮器葉輪。最佳配置葉輪壓縮比達4.3及效率達75%，而原葉輪壓縮比為3.6及效率為71%，但在操作空間具有大幅的提升。在未來可以進一步整合金屬3D列印技術製造葉輪進行實體測試。並且可以針對渦輪增壓器渦輪段進行匹配。

Recently, the automotive industry has become quite universal. Due to the rising awareness of the environmental protection and the taxation system in some countries, making the automotive engines trend to small displacement. However, in order to satisfy the demands of power output in the small displacement engines, turbochargers are used to enhance the performance. Thus, the studies of the centrifugal compressors are very helpful to the automotive industry. The aim of this study is to find the optimum configuration parameters of the centrifugal compressor. First of all, this research designs several kinds of the centrifugal compressors in the different parameters by VistaCCD. Then, by using FVM, Hexahedral element, CFX and post-treatment to simulate and analyze the results of these designs. Finally, by using MOGA to execute optimum configuration in centrifugal compressor’s parameters, there will come out a result that has the best performance. The results show that the optimum configuration impeller has both higher pressure ratio 4.3 and efficiency 75% than the original impeller.

[1]維基百科 https://zh.wikipedia.org/wiki/渦輪增壓器
[2]Dhilreefer blog http://dhilreefer.blogspot.tw/2011/03/compressor.html
[3]維基百科 https://zh.wikipedia.org/wiki/涡轮喷气发动机
[4]Aircraftaces.com http://www.aircraftaces.com/me-262.htm
[5]ITEC TFE1042-70渦輪風扇發動機 https://goo.gl/hJaV4H
[6]ANSYS Resource Library https://goo.gl/Gpk22x
[7]A. Hildebrandt and M. Genrup, “Numerical Investigation of the Effect of Different Back Sweep Angle and Exducer Width on the Impeller Outlet Flow Pattern of a Centrifugal Compressor with Vaneless Diffuser,” ASME Journal of Turbomachinery, vol.129, pp.421-433, 2007.
[8]T. Shibata, M. Yagi, H. Nishida, H. Kobayashi and M. Tanka, “Performance Improvement of a Centrifugal Compressor Stage by Increasing Degree of Reaction and Optimizing Blade of a 3D Impeller,” ASME Journal of Turbomachinery, vol.7, pp.1305-1315, 2011.
[9]S. Ibaraki, T. Matsuo, K. Shiraishi and K. Imakiire, “Design Optimization of Turbocharger Compressor for High Pressure Turbocharged Diesel Engine,” CIMAC Congress, N.59, 2004.
[10]G. Guo, Y. Zhang, X. Zheng, W. Zhuge, and J. Xu, “Research on Transonic Centrifugal Compressor Blades Tip Clearance Distribution of Vehicle Turbocharger,” SAE Journal of Fuels and Lubricants, vol.1, no.1, pp.1187-1194, 2008.
[11]S. L. Dixon and C. Hall, Fluid mechanics and thermodynamics of turbomachinery, 7th ed. Elsevier, 2014, ch.7.
[12]Bahram Nikpour, U. S. Patent No. 11/061,993(21 Feb., 2005).
[13]H. Cohen, G.F.C. Rogers and H.I.H. Saravanamuttoo, Gas Turbine Theory, 4th ed. England: Longman, 1996.
[14]D Series.org https://goo.gl/5lN1Lx
[15]顏弘勳， “提升離心式壓縮器之葉輪效率研究”， 國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文， 2016年。
[16]維基百科 https://goo.gl/OtxmRz
[17]胡厚安，“以數值模擬研究擺動機翼之動態失速”， 國立中山大學機械與機電工程研究所碩士論文， 2013年。
[18]王福軍，計算流體動力學分析-CFD軟件原理與應用， 清華大學出版社， 2004年。
[19]“ANSYS CFX-Solver Theory Guide”, ANSYS, Inc., 2013.
[20]陳孟成， “求解有限條件的多目標最佳化問題的演化策略法”， 國立中興大學機械工程研究所碩士論文， 2004年。
[21]林豐澤， “演化式計算上篇: 演化式演算法的三種理論模式”， 智慧科技與應用統計學報， 3（1）， 1-28， 2005年。
[22]林豐澤， “演化式計算下篇: 基因演算法以及三種理論模式”， 智慧科技與應用統計學報， 3（1）， 29-56， 2005年。