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가스터빈 프리스월 시스템의 외기 온도와 터빈 부하 조건에 따른 탈설계점 특성 분석
박현우(Hyunwoo Park),이정수(Jungsoo Lee),조건환(Geonhwan Cho),조진수(Jinsoo Cho) 한국항공우주학회 2019 韓國航空宇宙學會誌 Vol.47 No.12
가스터빈 이차 유로의 프리스월 시스템은 터빈의 효율을 높이고 소재의 수명을 연장하기 위해 설치되는 냉각 장치이다. 본 연구에서는 프리스월 시스템의 설계점을 기준으로 가스터빈 외기 온도와 터빈 부하 변화에 따른 탈설계점 분석을 수행하였다. 탈설계점에서 내부 유동의 특성을 분석하기 위하여 유량계수와 단열계수를 비교하였다. 터빈 부하 증가에 따라 시스템 내부 냉각 공기의 체적 유량이 증가하였고, 단열계수 또한 20% 터빈 부하와 비교하여 100% 터빈 부하에서 30.46% 상승하였다. 외기 온도가 증가할수록 질량 유량과 냉각 공기의 밀도는 감소하였지만 체적 유량은 상승하였으며, 결과적으로 프리스월 시스템 내부의 냉각 성능은 향상되었다. 프리스월 시스템 출구에서 –20℃ 외기 온도와 비교하여 55℃ 외기 온도의 단열계수는 14.82% 향상되었다. The pre-swirl system is the device that minimizes energy loss of turbine cooling airflow from the stationary parts into rotating parts. In this paper, an off-design analysis was conducted for the ambient air temperature and turbine load conditions. The discharge coefficient was constant for ambient air temperature and turbine load. However, adiabatic effectiveness was increased. This is due to the volume flow rate. The volume flow rate was increased at higher ambient temperature and higher turbine load. It means that the volume of cooling air was increased and the cooling performance of the air was improved. Consequently, adiabatic effectiveness increased by 30.46% at 100% turbine load compared to 20% turbine load. And increased by 18.42% at 55℃ ambient air temperature compared to –20℃ ambient air temperature.
반경방향 분사방식 프리스월 시스템의 프리스월 노즐과 리시버 홀의 상대적 위치에 따른 시스템 성능변화
이종건(Jonggeon Lee),이현규(Hyungyu Lee),조건환(Geonhwan Cho),조진수(Jinsoo Cho) 한국항공우주학회 2020 韓國航空宇宙學會誌 Vol.48 No.1
프리스월 노즐과 리시버 홀의 상대적 위치가 반경방향 분사방식 프리스월 시스템의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서는 5개의 프리스월 노즐 위치와 4개의 리시버 홀 위치 조합을 통해 20개의 설계점에 대한 분석을 진행하여 유량계수와 온도 강하 효율 변화 경향성을 연구하였다. 시스템 유량계수는 프리스월 노즐의 압력비와 비슷한 경향을 보였다. 캐비티 내부의 유동이 벽면의 영향을 크게 받을수록 시스템 성능 변화가 발생하였으며 회전면보다 정지면의 영향력이 더 큰 것을 확인하였다. 형상변수 변화에 따라 기준 설계점 대비 유량계수는 -1.39%~1.25%, 온도강하 효율은 –5.41%~2.94% 변화하였다. The effect of the relative location between pre-swirl nozzle and receiver hole on the performance of radial on-board injection type pre-swirl system was analyzed. In this study, tendency of the change of discharge coefficient and temperature drop efficiency were analyzed for 20 design points through the combination of 5 pre-swirl nozzle location and 4 receiver hole location. Discharge coefficient of system tended to be similar to the pressure ratio of the pre-swirl nozzle. System performance variation occurred as the flow structure in the cavity was affected by the surface, and the influence of the stationary surface is greater than that of the rotating surface. Discharge coefficient of system changed –1.39% to 1.25% and temperature drop efficiency changed –5.41% to 2.94% refer to reference design point.