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Wide Chord 팬에서 Stacking Line이 공력 성능에 미치는 영향
마상범(Sang-Bum Ma),김광용(Kwang-Yong Kim),이원석(Wonsuk Lee),최재호(Jaeho Choi),김용련(Yeong-Ryeon Kim) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.5
본 연구에서는 다단 천음속 Wide Chord 팬 첫 단 동익에서의 Stacking Line이 공력 성능에 미치는 영향에 대한 수치적 연구가 수행되었다. 천음속 Wide Chord 팬의 유동장을 해석하기 위해 3차원 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식과 SST Reattachment Modification 난류모델을 사용하였다. 계산영역은 회전방향으로 주기조건을 부여하여 단일 유로로 구성하였고, 정렬 격자계를 사용하여 격자계를 구성하였으며 격자의존성 테스트를 통하여 최적의 격자수를 선정하였다. Stacking Line은 기준 형상의 동익 전연부 팁 부분을 기준으로 회전 방향 혹은 회전반대 방향으로 설정하였고, 각 형상의 설계 회전 속도와 탈설계 회전 속도에서 공력 성능을 기준모델의 성능과 비교분석하였다. In this research, an investigation on aerodynamic performance of a multi-stage transonic wide chord fan with various stacking lines has been conducted. To analyze fluid flow in the transonic wide chord fan, three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with SST Reattachment Modification turbulence model were used as governing equations. A passage of the transonic wide chord fan was used to construct computational domain and the optimal grid system was selected through a grid dependency test. The stacking line of first rotor was set to forward or backward toward rotation axis at tip leading edge, and the aerodynamic performances of these models were compared with that of the reference model at design and off-design speeds.
유체-구조 연성해석을 이용한 팁 인젝션과 그루브가 적용된 축류 압축기의 성능특성 연구
마상범(Sang-Bum Ma),허만웅(Man-Woong Heo),김광용(Kwang-Yong Kim),최재호(Jaeho Choi) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
본 연구에서는 케이싱 그루브가 적용된 축류압축기의 성능특성에 대한 수치적 연구가 수행되었다.케이싱 그루브가 적용된 축류압축기의 유동장을 해석하기 위해 3차원 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식과 k-ε 난류모델이 사용되었고, 유체-구조 연성해석이 병행되었다. 계산영역을 구성하기 위해 정렬 격자계를 사용하였으며, 격자의존성 테스트를 통하여 계산의 경제성을 고려한 최적의 격자수를 선정하였다. 해석 대상이 된 축류압축기에 케이싱 그루브와 인젝션을 적용하였으며 이들이 축류압축기의 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 또한, 유체-구조 연성해석 통해 축류압축기의 동익과 정익의 변형을 예측하였으며, 동익과 정익의 변형이 축류압축기의 성능특성에 미치는 영향을 분석하였다. In this study an investigation on aerodynamic performance of an axial compressor with tip injection and casing groove has been conducted. Three dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equation with k-ε turbulence model and Fluid-Structure Interaction (FSI) analysis were used to analyze the fluid flow in the axial compressor. The hexahedral grid was used to construct computational domain and the optimal grid system considering the economics of calculation was selected through the grid dependency test. The effects of tip injection and casing groove on aerodynamic performances of the axial compressor were investigated. FSI analysis was also carried out to predict the deformation of rotor and stator blades, and the effect of deformation on the aerodynamic performance of axial compressor was analyzed.
휴대용 수력 발전기의 수력학적 성능 분석을 위한 수치적 연구
마상범(Sang-Bum Ma),박혜린(Hyerin Park),김승준(Seung-Jun Kim),김성(Sung Kim),김진혁(Jin-Hyuk Kim) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
본 연구에서는 계곡이나 하천 등과 같이 소수력을 활용하여 휴대용으로 발전이 가능한 초소형 수력 터빈을 대상으로 수력학적 성능을 분석하기 위해 3차원 Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) 해석을 수행하였다. 이를 위하여 상용코드인 ANSYS CFX 19.0을 사용하였다. 해석대상은 휴대용 수력 발전기의 러너(Runner)를 선정하였고, 계산영역은 러너를 기준으로 입구부, 출구부 및 외부 경계면의 위치를 각각 러너 직경의 3배, 6배 및 3배로 설정하였다. RANS 해석의 난류닫힘 문제를 위해 Shear stress transport (SST) 난류 모델을 사용하였으며, 격자의 이산화 오류를 고려하여 Richardson 외삽법 기반의 Grid convergence index (GCI) 방법을 적용한 격자 의존성 테스트를 수행하였다. 다양한 사용환경을 고려하기 위해 입구 유속을 0.8 m/s에서 1.2m/s까지 선정하였고, 각 입구 유속에서 주속비를 3에서 7까지 고려하였다. 일반적인 조류 터빈과 달리 본 연구의 대상은 주속비가 3과 4일 때 발전계수가 거의 일정한 경향을 보여주었으며, 상대적으로 가장 높은 값을 형성하였다. 이러한 경향은 입구 유속과 상관없이 동일하였다. 또한, 러너의 70% 스팬에서 심한 유동박리 현상이 관찰되었으며, 이로 인해 전연의 하류방향으로 20% 위치에서 압력면과 흡입면의 압력이 역전되는 현상이 발생하였다.