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초음속 터번 익렬 앞전 형상 및 노즐-익렬 간격에 따른 유동 특성에 대한 실험적 연구
조종재,김귀순,김진한,정은환,정호경,Cho Jong-Jae,Kim Kui-Soon,Kim Jin-Han,Jeong Eun-Hwan,Jeong Ho-Kyung 한국추진공학회 2005 한국추진공학회지 Vol.9 No.4
본 연구에서는 초음속 충동형 터빈의 유동특성을 알아보기 위해 소형 초음속 풍동을 설계하였으며 Single pass Schlieren system을 이용하여 유동을 가시화하였다. 실험은 2차원 초음속 노즐과 익렬을 조합하여 블레이드 앞전 형상과 노즐-익렬 간극에 따라 실시하였다. 실험을 통해 충격파를 포함한 복잡한 유동 형태와 노즐-익렬, 충격파-경계층 상호작용 등을 관찰할 수 있었다. In this paper, a small supersonic wind tunnel is designed and built to study the flow characteristics of a supersonic impulse turbine cascade. The flow is visualized by means of a single pass Schlieren system. The supersonic cascade with 2-dimensional supersonic nozzle was tested for various blade leading edge shapes and gaps between the nozzle and cascade. Highly complicated flow patterns including shocks, nozzle-cascade interaction and shock boundary layer interactions are observed.
조종재,김귀순,김진한,정은환 대한기계학회 2011 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.25 No.8
This paper presents the optimization of an endwall boundary layer fence which improves the aerothermal characteristics of a gas turbine passage. The fence in a gas turbine passage effectively reduces secondary flow loss, which is generated in the cascade of the turbine. The turbine passage was simulated by a 90° turning duct (Re_D=360,000). The main purpose of the present investigation was to focus on finding a boundary layer fence with minimum total pressure loss in the passage and heat transfer coefficient on the endwall of the duct. An approximate optimization method was used for the investigation to secure the computational efficiency. Design variables were the fence shape factors (fence thickness, fence height, and fence width) as well as the radial position on the passage endwall. Results indicated that a significant improvement in aerodynamic performance can be achieved through the application of an optimized boundary layer fence. The optimized design reduced the mass-weighted average total pressure loss in the duct by 8.6% relative to the duct without the fence. The area-weighted average maximum Nusselt number on the endwall of the optimized design was decreased by 2.5% in comparison with the duct without the fence.
압력비에 따른 2차원 초음속 터빈의 유동특성에 대한 실험적 연구
조종재,김귀순,김진한,이은석 朝鮮大學校 機械技術硏究所 2005 機械技術硏究 Vol.8 No.1
본 연구에서는 초음속 충동형 터빈의 유동특성을 알아보기 위해 소형 초음속 풍동을 설계 하였으며 Single pass Schlieren system을 이용하여 유통을 가시화하였다. 실험은 2차원 초음속 노즐과 익렬을 조합하여 압력비에 따라 실시하였다. 실험을 통해 충격파를 포함한 복잡한 유동 형태와 노즐-익렬, 충격파-경계층 상호작용 등을 관찰할 수 있었다. In this paper, a small supersonic wind tunnel is designed and built to study the flow characteristics of a supersonic impulse turbine. The flow is visualized by means of a single pass Schlieren system. The supersonic cascade with 2-dimensional supersonic nozzle was tested over a wide range of pressure ratio. Highly complicated flow patterns including shocks, nozzle-cascade interaction and shock boundary layer interactions are observed.
일반적인 블레이드 형상에서의 앞전 모서리 홈에 의한 말굽와류 제어
조종재(Jongjae Cho),최병익,김재민,김귀순(Kuisoon Kim) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.11
터빈 익렬 내에서 발생하는 2차유동은 터빈 익렬에서 전체 공기역학적 손실의 30∼50%, 입구 스테이터에서는 약 20%를 차지하며 터빈 효율 향상에 있어 개선해야 될 중요한 부분으로 인식되고 있다. 본 논문에서는 블레이드 앞전에 모서리 홈을 만들어 홈의 높이 및 깊이 등의 형상 변수를 변화시켜가면서 말굽와류의 발생 영역 및 강도의 감쇄 특성 및 구조에 대해 상용코드인 FLUENT<SUP>TM</SUP>를 이용하여 수치해석적인 방법으로 연구하였다. The aerodynamic losses so attributed to the endwall - usually termed secondary flow losses or secondary losses - can be as high as 30~50% of the total aerodynamic losses in a blade or stator row. Inlet guide vanes, with lower total turning and higher convergence ratios, will have smaller secondary losses, amounting to as much as 20% of total loss for an inlet stator row. These are important part for improving a turbine efficiency. The present study deals with a leading edge chamfer groove on a wing-body to investigate the vortex generation and characteristics of a horseshoe vortex with the installed height, and depth of the groove. The current study is investigated with FLUENT<SUP>TM</SUP>.
날개-평판 접합부에서의 날개 앞전 판 최적화를 통한 유동특성 향상
조종재(Jongjae Cho),김귀순(Kuisoon Kim) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.9
말굽와류로 대표되는 3차원 유동현상은 필연적으로 주유동에 대한 2차 유동의 형태로 발생되며, 유동손실을 유발하게 된다. 본 논문에서는 2차유동 손실을 일으키는 주요 요인중의 하나인 말굽와류의 강도를 감쇄시키기 위해 일반적인 날개 앞전에 설치한 판에 대해, 판의 설치 높이, 길이, 폭 및 두께 등의 형상변수를 설계변수로 정하여 이를 최적화하였다. 근사최적설계 기법을 이용 최적화를 수행하였으며, FLUENT<SUP>TM</SUP>와 iSIGHT<SUP>TM</SUP>를 이용하였다. 최적화 수행결과, 기준 모델의 경우보다 전압력 계수가 약 7.5% 감소하였다. 3-Dimensional flow which is represented by horseshoe vortex is generated as a type of secondary flow about the main flow. As well, it causes the flow loss. The present study deals with the leading edge fence shape on a wing-body junction to decrease a horseshoe vortex, one of the main factors to generate the secondary flow losses. The shape of leading-edge fence was optimized with the design variables of the installed height, length, width, and thickness of the fence as the design variables. Approximate optimization design method is used as the optimization. The study was investigated using FLUENT<SUP>TM</SUP> and iSIGHT<SUP>TM</SUP>. Total pressure coefficient of the optimized design case was decreased about 7.5 % compare to the baseline case.
일반적인 날개 형상에서의 앞전 판에 의한 말굽와류 제어
조종재(Jongjae Cho),김귀순(Kuisoon Kim) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.4
터빈 익렬 내의 2차유동손실은 터빈 익렬에서 발생하는 전체 공기역학적 손실의 30∼50% 차지한다. 따라서 터빈 효율 향상에 있어 개선해야 될 중요한 부분으로 인식되고 있다. 또한, 과거부터 2차유동에 의한 손실을 줄이기 위한 많은 연구들이 수행되어졌다. 본 논문에서는 2차유동손실을 일으키는 요인 중의 하나인 말굽와류의 강도를 감쇄시키기 위해 일반적인 날개 앞전에 판을 설치하였으며, 판의 설치 높이 및 길이 등의 형상변수에 따라 발생된 말굽와류의 특성에 대해 연구하였다. 연구를 위해 FLUENT™를 이용하였다.그리고 기준 모델의 경우보다 전압력 손실 계수가 약 4.0% 향상되었다. Secondary flow losses can be as high as 30~50% of the total aerodynamic losses generated in the cascade of a turbine. Therefore, these are important part for improving a turbine efficiency. As well, many studies have been performed to decrease the secondary flow losses. The present study deals with the leading edge fences on a wing-body to decrease a horseshoe vortex, one of the factors to generate the secondary flow losses, and investigates the characteristics of the generated horseshoe vortex as the shape factors, such as the installed height, and length of the fence. The study was investigated using FLUENT™. Total pressure loss coefficient was improved about 4.0 % at the best case than the baseline.