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비정상 해석을 이용한 노즐-로터 축간극 거리에 따른 초음속 터빈 내의 성능특성 연구
정수인(Sooin Jeong),최병익(Byoung-ik Choi),김귀순(Kuisoon Kim) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
본 연구에서는 초음속 충동형 터빈의 노즐과 1단 로터 사이 축 간극 거리를 달리하며 3차원 비정상 유동해석을 수행하고 초음속 터빈의 성능 특성을 분석하였다. 수치계산은 로터 블레이드 높이의 약 6%, 10%, 20%, 30%에 해당하는 터빈의 축 방향 간극 총 네 가지 경우에 대하여 이루어졌다. 3차원 비정상 Navier-Stokes 유동해석에는 상용코드인 FLUENT를 사용하였다. 계산결과는 기존의 초음속 터빈효율 경향과 잘 일치하였으며 특정 축 간극 구간에서 효율의 급격한 감소를 보이고 그 이후에는 큰 변화가 없는 구간이 존재함을 확인하였다. In this study, three-dimensional URANS simulation has been performed to analyze the effect of the nozzle-rotor axial gap spacing of a supersonic impulse turbine on turbine performance. The computations are conducted for four axial gap cases using flow analysis program, FLUENTTM. The results show a good agreement with previous studies and have been found that the turbine efficiency decreases drastically in certain range.
양면 익단소익의 형상이 축류 터빈 팁 누설 압력 손실에 미치는 영향
서용철(Yong Cheol Seo),최선규(Seon Kyu Choi),이상우(Sang Woo Lee) 대한기계학회 2020 大韓機械學會論文集B Vol.44 No.4
본 연구에서는 양면 익단소익의 형상이 축류 터빈 동익 통로의 팁 누설 압력 손실에 미치는 영향을 선형 익렬 풍동에서 실험적으로 연구하였다. 유동의 가시화를 기반으로 설계한 두 종류의 익단소익과 압력 면의 폭이 다른 두 종류의 익단소익을 제작하고, 이에 대해 익렬 하류에서 3차원 유동 및 팁 누설 압력 손실 분포를 측정하였다. 실험 결과, 양면 익단소익에서 흡입 면의 폭이 고정된 상태에서 압력 면 폭이 증가시키면 압력 손실은 감소하는 경향을 보였다. 유동 가시화를 바탕으로 설계된 양면 익단소익은 압력 손실 저감에 있어서 최고 성능을 보여 주었고, 단순 평면 팁 대비 12% 정도 압력 손실감소가 있었다. 이와 같은 압력 손실 저감은 통로 와류의 영향으로 발생한 팁 표면 중간부의 저 운동량 영역으로 인하여 팁 누설 유량이 감소하기 때문이다. Effects of both-side winglet geometry on over-tip leakage loss in an axial-flow turbine have been investigated experimentally in a linear cascade wind tunnel. For two winglets based on the flow visualization and two winglets having different pressure-side width, three-dimensional flow field and tip leakage loss are measured downstream of the cascade. The result shows that with increasing the pressure-side width of the both-side winglet, tip leakage loss tends to decrease. The both-side winglet based on the flow visualization has the best aerodynamic performance in the reduction of loss, and it reduces the loss by 12% with respect to the baseline flat tip loss. This loss reduction results from the low tip leakage flow rate through the tip gap due to the presence of low momentum area which is influenced by the passage vortex near the suction side.
누설 유동을 고려한 다단 축류 터빈의 유선곡률해석법에 대한 연구
김상조(Sangjo Kim),김귀순(Kuisoon Kim),손창민(Changmin Son) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회지 Vol.22 No.5
The streamline curvature method is essentially used for the design procedure of multi-stage axial turbines. Moreover, by using this method, it is possible to consider the turbine loss characteristics for real operating conditions at an early design stage. However, there is not enough relevant research in South Korea to support this. In the present study, the streamline curvature method and the empirical equation for calculating the mixing loss are employed to predict the performance of a multi-stage axial turbine with leakage flows. The proposed method is applied to the prediction of the performance of a five-stage axial turbine with leakage flows, as used for an industrial gas turbine of 86 MW in South Korea. The calculation result is compared with 3D CFD data, and the advantages and limitations of the streamline curvature method are described.
노즐-로터 축간극 거리에 따른 초음속 터빈 내의 성능특성에 대한 수치적 연구
정수인(Sooin Jeong),최병익(Byoung-ik Choi),김귀순(Kuisoon Kim) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회지 Vol.19 No.3
In this study, 3-dimensional URANS simulation was performed to analyze the effect of the nozzle-rotor axial gap spacing of a supersonic impulse turbine on turbine performance. The computations were conducted for four different axial gap cases corresponding to about 6%, 10%, 20% and 30% of the blade height, respectively. The results show a good agreement with previous studies and the turbine efficiency decreases drastically in certain range. It is examined that the turbine performance characteristics could change depending on the influence of leading edge shock to the nozzle outlet. It is also found that the entropy rise distributions along the span differ from each other.
익렬유동의 수치해석에서의 복합 정렬-비정렬 격자계의 적용 연구
정향남(H. N. Jung),정희택(H. T. Chung) 한국동력기계공학회 2004 한국동력기계공학회 학술대회 논문집 Vol.- No.-
Numerical simulation has been performed to examine the effects of the computational grids on the prediction of the flow characteristics inside the transonic turbine cascades. Three kinds of computational grids are applied to the high-turning transonic turbine rotor blades and are compared in the sense of stability and accuracy. In addition, the grid adaptation has been tried in order to improve the prediction of the blade performance.
In-house code 를 이용한 초음속 터빈 공력 해석
박재현,백제현 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.4
대형 엔진 및 가스 엔진을 시동하는 방법 중 하나로 에어 스타터를 이용한 시동 방법이 있다. 높은 시동 성능을 위해 충동형 초음속 구조를 가진 에어 스타터를 설계하였다. 에어 스타터는 고속 유동으로 인해 충격파, 유동 박리 등의 복잡한 내부 유동장이 예측되고, 보다 고성능의 터빈 형상 설계를 위해 정확한 유동 해석이 요구된다. 본 논문에서는 3차원 1단 초음속 터빈에 대해 RANS 기반 in-house code를 이용한 공력 해석을 수행하였다. Air starter is one of the starting method of a gas engine. To get higher starting performance, an impulsive supersonic air-starter was designed. Because it has a high-speed internal flow, complex flow characteristics such as shockwave and flow separation is expected. An accurate flow analysis is required for the high performance turbine geometry. In this paper, an aerodynamic analysis of three-dimensional single stage supersonic turbine was performed using RANS-based in-house code