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      • 평판에서의 막냉각 효율 측정 및 회전하는 딤플 유로에서의 열전달 계수 측정 연구

        박승덕 한국항공대학교 2009 국내석사

        RANK : 248639

        The turbine inlet temperature of modern gas turbine engines has been increased to achieve higher thermal efficiency. However, the increased inlet temperature can result in material failure of the turbine system due to the higher heat load and induced thermal stress. The engine cooling system must be designed to ensure that the level of thermal stress induced by temperature gradient is compatible with the maximum allowable stress of turbine components. Various cooling techniques are applied to the gas turbine blade. In the gas turbine blades, rib tubulate cooling, pin-fin cooling, and impingement cooling are applied in blade's internal coolant passage in order to remove heat from the blade inside. On the blade external surface, film-cooling method is employed in order to protect the blade surface from the hot combustion gas. In this study, the film cooling effectiveness on the flat plate and convergent or divergent channel measured by pressure sensitive paint technique. The pressure sensitive paint (PSP) changes the intensity of its emissive light with pressure and the characteristic was used in film cooling effectiveness measurement. The film coolants were air and nitrogen, and by comparing the intensity of PSP coated surface with each coolant, the film cooling effectiveness was calculated. Three blowing ratio of 0.5, 1.0, and 2.0 were tested with two mainstream turbulence intensities. Results clearly showed the effect of blowing ratio and mainstream turbulence intensity. As the blowing ration increases, the film cooling effectiveness was decreased near the film cooling holes. However, the film cooling effectiveness far downstream of the holes was higher for higher blowing ration. As the mainstream turbulence intensity increased, the film cooling effectiveness was decreased. Film cooling effectiveness on the convergent or divergent channel was measured by pressure sensitive paint technique. The channel convergent or divergent angle was changed from -5° to 10° and the tested blowing ratios were 0.5, 1.0 and 2.0. Results showed that the film cooling effectiveness on the convergent channel was not much affected by the convergent angle. With divergent film cooled surface, the film cooling effectiveness near the injection hole decreased as the divergent angle increases. However, the film cooling effectiveness at far downstream from the hole showed opposite trend. For the non-film cooled surface inclined case, the film cooling effectiveness was not much affected by the divergent angle. Also, detailed heat transfer coefficient on a rotating dimpled channel were measured using the transient liquid crystal technique. The channel height to dimple diameter was 2, dimple center distance to dimple diameter was 1.5 and channel aspect ratio was 4. Tested Reynolds number based on the channel hydraulic diameter was varied from 15000 to 35000 and corresponding rotation number was ranged from 2.31 to 1.16. Results showed that the Coriolis force by rotation enhanced the heat transfer coefficient on the trailing surface. As the Reynolds number increased, i.e. rotation number decreased, the heat transfer coefficient increased and the thermal performance factor decreased. 최근 가스터빈(gas turbine)의 출력과 효율을 증가시키기 위해 가스터빈엔진의 입구온도를 높이려는 경향이 있다. 이로 인해 터빈 입구온도는 터빈 구성품의 허용온도를 초과하여 작동되고 있다. 연소실을 통과한 고온, 고압의 가스는 터빈 블레이드 주변의 복잡한 유동으로 인하여 터빈 구성품의 열응력 발생과 터빈 스테이지 전체 열부하의 원인이 된다. 그러므로 가스터빈의 정확한 열부하 예측과 최적의 냉각기법 설계는 필수적이다. 가스터빈의 필수 구성품인 블레이드 외부 냉각법(external cooling)에는 블레이드 표면에 홀을 가공하여 표면을 보호하는 막냉각(film cooling)이 사용되고 있으며 내부 냉각법(internal cooling)으로는 블레이드 앞전(leading edge)에서의 충돌 냉각법(impingement cooling), 내부 열전달 증진을 통한 립(rib) 냉각법과 딤플(dimple) 냉각법 그리고 뒷전(trailing edge)에서는 핀-휜(pin-fin) 냉각법이 연구에 적용되고 있다. 본 논문에서는 가스터빈 블레이드 외부 냉각법인 막냉각 효율을 산출하기 위한 실험 장치를 제작하여 평행 유로에서 난류 강도의 영향에 대한 연구를 선행하고 유로의 확대 및 축소가 막냉각 효율에 미치는 영향을 압력감응페인트를 사용하여 측정하였다. 또한 터빈 블레이드 내부 열전달 계수 증진 방안으로 회전하는 실험장치 내부 유로에 딤플을 제작하여 유로의 회전 방향에 따른 내부 열전달 증진과 압력 손실에 미치는 영향을 천이액정법(transient liquid crystal)을 이용하여 실험적으로 연구하였다. 압력감응페인트를 이용한 평행유로에서의 막냉각 효율 측정은 2가지 주유동 난류강도에 대해 실험을 진행하였다. 압력감응페인트를 이용한 막냉각 효율 측정이 가능함을 확인하였으며, 그 결과 분사비가 낮을수록 분사된 직후의 막냉각 효율은 높지만 하류로 갈수록 막냉각 효율이 급격히 감소하는 것을 볼 수 있었다. 분사비가 높은 경우에는 분사 직후의 막냉각 효율은 낮지만 하류에서는 낮은 분사비의 경우에 비해 높은 막냉각 효율을 나타내었다. 분사 홀 근처에서는 난류강도가 증가함에 따라 막냉각 효율은 증가하였으며 하류에서는 막냉각 효율이 감소하는 경향이 나타났다. 확대 및 축소 유로에서의 막냉각 효율 측정 실험에서는 압력감응페인트를 이용하여 6가지 축소 및 확대 영역에서의 막냉각 효율을 측정하였다. 그 결과, 유로가 축소 될 때, 분사비가 1이상인 경우의 막냉각 효율은 측정면 또는 반대면의 각도 변화에 큰 영향을 받지 않음을 보여 주었으며, 유로가 확대 되는 경우에는 주유동의 속도, 압력구배 등 여러 인자에 따른 최적의 분사비가 존재함을 보여 주었다. 딤플을 갖는 회전 유로에서의 열전달 계수 측정 실험에서는 유로의 회전방향이 표면 열전달 증진 및 압력 손실에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 그 결과, 정지된 유로와 회전하는 유로 모두에서 레이놀즈수가 증가함에 따라 열전달 계수는 증가하였으며, 같은 레이놀즈수에서 유로의 뒷면(trailing surface)이 앞면(leading surface)에 비해 높은 열전달 계수를 보인다. 이는 코리올리력과 원심부력에 의한 것으로 판단된다. 압력강하와 열전달 계수를 통해 산출한 열성능 계수는 모두 1보다 크게 나타났으며 유로 뒷면에 딤플이 설치된 경우가 가장 높은 열성능 계수를 보였다. 본 실험에서는 하나의 딤플 형상과 배치, 깊이, 유로 종횡비에 대한 실험적 연구를 수행하였고, 회전의 유무가 딤플이 설치된 뒷면에서의 열전달 계수와 열성능가 큰 영향을 끼치는 것을 확인하였다.

      • 팀제운영 성과의 영향요인에 관한 연구 : 대학행정조직을 중심으로

        박승덕 가톨릭대학교 대학원 2013 국내석사

        RANK : 248639

        초록 세계적 무한 경쟁 시대에 경쟁력의 우위를 확보 할 수 없어 각 대학은 장단기 목표를 설정하여 경영전략을 다각화하고 경쟁우위를 확보하기 위해서 계층을 줄이고 경영의 합리화를 추구하려고 하고 있다. 이와 같이 대학도 과거와는 절대적으로 다른 환경 요소들이 나타남으로써 경영환경의 변화 속에서 대학의 체질 개선과 경쟁력 향상을 위해서는 기존과는 질적으로 다른 전략, 조직구조, 시스템, 조직문화 등 이른바 총체적인 경영혁신을 시도하게 되었으며, 그 대안으로 각 대학들은 팀제를 도입하여 운영하게 되었다. 이러한 차원에서 본 연구는 대학행정조직의 팀제의 효과성의 결정요인들과 팀제운영의 성과의 수준을 측정하고 이들간 인과관계를 검증하려는 것이 본 연구의 목적이다. 우선, 기존의 연구과 관련 자료를 토대로 팀제의 효과성 요인으로 직무만족, 조직몰입, 의사소통을 설정하고 종속변수로서는 팀제운영 성과를 설정하였다. 그리고 팀제의 효과성에 대한 실증적 분석을 위해 팀제를 실시하고 있는 C대학교를 모집단으로 설정하고 이들 대학교의 팀제에 근무하고 있는 팀원들에게 설문지를 배표하여 응답을 받는 형식을 취하였다. 본 연구에서는 인구통계학적 특성에 따른 직무만족과 조직몰입 및 의사소통과 팀제 운영의 차이를 알아보기 위하여 t-test와 ANOVA를 실시하였고, 직무만족과 조직몰입 및 의사소통과 팀제운영 성과간의 인과관계를 분석하기 위해 Multiple Regression Analysis(다중회귀분석)를 실시하였다. 본 논문의 분석결과는 다음과 같다. 첫째, 인구통계학적 특성에 따른 직무만족의 차이는 남성, 연령이 50대 이상인 조직구성원이 직무만족이 가장 높은 것으로 나타났다. 이는 팀제 도입으로 인한 직무만족은 기존의 조직에서 보다 높은 것으로 나타났다. 즉 참여에 의한 의사결정과 정보의 공유를 통한 조직목표기 기존조직보다 높음으로 인해서 팀에서 팀원들은 업무에 대한 흥미 및 업무에 대한 책임감 또한 업무에 대한 자신감의 차원에서 높은 인지도를 보여줌으로써 팀제에 있어서 업무에 대한 만족도가 높다는 것을 알 수 있었다. 둘째, 인구통계학적 특성에 따른 조직몰입의 차이는 연령이 50대 이상인 조직구성원, 소속팀 인원이 1~5명인 조직구성원이 조직몰입이 가장 높은 것으로 나타났다. 팀제 도입으로 인한 조직몰입은 조직구성원이 자신이 소속되어 있는 조직을 얼마나 동일시하며 그 조직에 얼마나 헌신하고자 하는가 하는 정도를 말한다. 조직몰입도가 높은 구성원은 직무를 열심히 수행하고 이직률이 낮은 경향이 있다. 셋째, 인구통계학적 특성에 따른 의사소통의 차이는 연령이 40대인 조직구성원, 직급이 기술직인 조직구성원, 직위가 팀장인 조직구성원, 근무 연수가 20년 이상인 조직구성원, 소속팀 인원이 1~5명인 조직구성원의 의사소통이 가장 높은 것으로 나타났다. 팀제 도입으로 인한 의사소통에 있어서는 기존의 조직보다는 구성원간의 자유로운 의사소통과 정보의 교환이 이루어지고 있다는 것을 알 수 있었다. 그러나 팀간의 의사소통 분야에 있어서는 아직도 관료주의 형태에서 벗어나지 못한 것으로 나타났다. 넷째, 인구통계학적 특성에 따른 팀제 운영의 차이는 남성, 근무 연수가 6~10년 미만인 조직구성원이 팀제 운영 인식이 가장 높은 것으로 나타났다. 다섯째, 종속변수인 팀제운영 성과에 대해 직무만족(β=.419) 및 의사소통(β=.294)이 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며 통계적으로도 유의미한 결과를 보였다(p<0.01). 본 연구를 통해 대학행정조직에서 성공적인 팀제를 위해서는 적정한 평가와 보상제도 등 직무만족 제고방안이 마련되어야 한다. 또한 조직 구성원간 의사소통 증진방안을 강구하여야 할 것이다. Because it is hard to gain competitive advantage over a large number of universities in the era of limitless global competition, every university is trying to reduce the gap and persue the rationalization of management by setting short- and long-term goals in order to diversify management strategies and to become more competitive. Likewise, universities have begun to attempt overall management innovations in the strategy, organizational structure, system and organizational culture, which are qualitatively different from established ones to improve their structures and competitiveness by gearing up for the changing management conditions and have begun to manage "the team" system as an alternative plan. At this point, the study intends to analyze what the effects of "the team" system in administrative organization of university are and how much influences they will have. Job satisfaction, organizational commitment, communication based on established studies and materials are set as independent variables that may have an impact on the performance of the team system operation. For the empirical analysis, C university that takes "the team" system is established as a population whose team members were sent out a questionnaire. This study uses t-test and ANOVA to understand the differences among levels of job satisfaction, organizational commitment, and communication, performance of the team system operation in the earlier group and those of "the team" system. It also employs Pearson's Correlation Analysis to analyze the relationship between job satisfaction, organizational commitment, communication and performance of the team system operation and employs Multiple Regression This study analyze the regression model of job satisfaction, organizational commitment, and communication influence the performance of the team system operation. The result of the analysis is as follows. First, it appeared that men over 50 have the highest job satisfaction, while job satisfaction among those in "the team" system was much higher than in the former group's. As a result of participating in decision making and sharing information, the goal of the team was broader than a previous group's and members of the team were beginning to have more interest, responsibility and confidence about their job. It showed that job satisfaction was the highest in "the team" system. Second, it was indicated that the members who were over 50 or were in a team that consisted of under 5 people had the highest organizational commitment. The organizational commitment by starting "the team" system can be defined as the degree of a member's feeling as to how deeply they think they are involved in their team and how much they want to devote to it. A member who has a high organizational commitment tends to work hard and seldom changes his/her job. Third, it was found that members who were in their 40s, technical workers, leaders of certain teams, were in a team that consisted of under 5 members or had been working for over 20 years tended to communicate most often. By working in "the team" system, they had more communication and exchanged information more actively. However, "bureaucratism" still remain when they communicated with each other. Fourth, the man who had been working for under 6-10 years had the highest recognition of "the team" system. Fifth, analytic results showed that ‘job satisfaction’, ‘communication’ have positive effects on the performance of the team system operation. Therefore, proper evaluation and compensation systems have to be prepared for a successful introduction of "the team" system. It is true that there is a limit to how much it is possible to generalize the effectiveness of "the team" system into the whole administrative organization of the university which is being managed by "the team" system. It is because this study only sets up C university as a population.

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