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실험데이터 기반 마이크로 가스터빈엔진 탈 설계점 성능해석
김승재,최성만,이동호 한국추진공학회 2018 한국추진공학회지 Vol.22 No.6
가스터빈엔진의 탈설계점 운전 성능해석을 수행하기 위해서는 구성품의 성능 특성을 파악하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 가스터빈의 성능특성을 이해하기 위하여 마이크로 가스터빈엔진 성능시험장치를 구축하였다. 구축된 마이크로 가스터빈 시험 장치를 이용하여 엔진의 회전수에 따른 유동장내의 온도와 압력 데이터를 수집하였으며, 수집된 실험 데이터를 이용하여 압축기 성능선도를 구성하였다. 터빈 출구부에서 배기가스를 포집하여 연소효율을 계산하였다. 구성된 압축기 성능선도와 연소효율을 GasTurb 성능해석 소프트웨어에 적용하여 지상 정지시의 탈설계점 성능해석을 수행하였고, 측정된 엔진성능데이터와 비교분석을 수행하였다. It is essential to understand the characteristics of gas turbine components in order to carry out an off-design analysis of a gas turbine engine. In this study, a micro gas turbine engine test system was constructed to understand the performance characteristics of gas turbines. The temperature and pressure in the flow path of the micro gas turbine was collected by measuring the engine spool speed, and a compressor map was constructed by using the experimental data. The exhaust gas was collected at the turbine outlet and the combustion efficiency was calculated. An off-design performance analysis at ground static was performed using GasTurb software by applying the compressor map and combustion efficiency obtained from the experimental data. Futhermore, we compared and evaluated the analysis results with engine operating data.
김승재(Seungjae Kim),최성만(Seongman Choi),이동호(Dongho Rhee) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5
마이크로 가스터빈엔진의 성능 실험연구를 수행하였다. 성능측정을 위하여 마이크로엔진에 적합한 시험장치를 구축하였으며, Olympus HP Engine을 이용하여 성능측정을 수행하였다. 엔진흡입 공기유량, 추력, 연료소모율, 각 구성품 입구에서의 공기 및 가스온도를 측정하였다. 측정된 결과부터 마이크로 가스터빈 엔진의 성능특성을 보다 잘 이해할 수 있었다. Performance test was conducted by micro gas turbine engine. A small test rig was established for the performance measurement of the micro gas turbine engine. The performance was conducted by the Olympus HP engine. Engine inlet mass flow rate, static thrust, fuel consumption rate, air and gas temperature at the inlet of major components were measured. In the test results, we could well understand about the micro gas turbine engine performance characteristics.
초소형 가스터빈엔진용 금속 3D 프린팅 연소기 성능 시험
김재호(Jaiho Kim),김형모(Hyungmo Kim),박부민(Poomin Park),이동호(Dongho Rhee) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.5
본 연구에서는 소형 무인기에 사용되는 초소형 가스터빈 엔진의 연소기를 3D 프린팅으로 제작하고, 시험 설비와 리그를 제작하여 연소기 단품 성능시험을 수행하였다. 연소기 성능시험은 두 가지 부하조건에서 당량비를 조절하여 각 부하조건 별 4가지 시험조건에서 수행하였다. 성능시험 결과 연소기의 압력손실과 출구온도분포는 우수하였지만, 연소가스에서 다량의 UHC와 CO가 검출되어 연소효율은 일반적인 가스터빈 연소기에 비해 아주 낮음을 확인하였다. 성능시험을 통해 획득한 정량적 성능데이터는 향후 3D 프린팅 기술로 성능이 개선된 연소기의 설계와 제작에 활용 할 예정이다. In this study, a set of performance tests were carried out for 3D printed combustor components to investigate the performance of 3D printed component and its feasibility for the micro gas turbine engine. The test has been conducted for four different equivalence ratios under two different engine operating conditions, respectively. The measurement results show that the tested combustor has a low total pressure loss coefficient and a uniform exit temperature distribution. However, the combustion efficiency values are lower than 93.5%, which is considerably lower than the general gas turbine engine combustor. The performance data obtained from the tests will be used for combustor performance improvement using 3D printing technology.
초소형 가스터빈 엔진용 금속 3D 프린팅 연소기 성능 시험
김재호,김형모,박부민,이동호 한국추진공학회 2019 한국추진공학회지 Vol.23 No.6
In this study, a set of performance tests on 3D-printed combustor components were carried out to investigate the performance of 3D-printed component and its feasibility for micro gas turbine engines. The test were conducted for four different equivalence ratios under two different engine operating conditions. The measurement results show that the tested combustor had a low total pressure loss coefficient and a uniform exit temperature distribution. However, the combustion efficiency values are less than 93.5% owing to the large amount of UHC and CO, which is considerably lower than a typical gas turbine engine combustor. The performance data obtained from the tests will be used for combustor performance improvements using 3D-printing technology. 본 연구에서는 소형 무인기에 사용되는 초소형 가스터빈 엔진의 연소기를 3D 프린팅으로 제작하고, 시험 설비와 리그를 제작하여 연소기 단품 성능시험을 수행하였다. 연소기 성능시험은 두 가지 부하조건에서 당량비를 조절하여 각 부하조건 별 4가지 시험조건에서 수행하였다. 성능시험 결과 연소기의 압력손실과 출구온도분포는 우수하였지만, 연소가스에서 다량의 UHC와 CO가 검출되어 연소효율은 일반적인 가스터빈 연소기에 비해 아주 낮음을 확인하였다. 성능시험을 통해 획득한 정량적 성능데이터는 향후 3D 프린팅 기술로 성능이 개선된 연소기의 설계와 제작에 활용 할 예정이다.