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S-duct 흡입구 유로 형상 변화에 따른 엔진 입구면 유동 왜곡에 대한 정량적 평가
조낙원(Nakwon Jo),송지한(Jihan Song),윤준용(Joonyong Yoon) 한국추진공학회 2023 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.5
S-duct 흡입구 유로 형상 변화에 따른 엔진 입구면(AIP, aerodynamic interface plane) 유동 왜곡에 대한 정량적 평가를 통해, 아음속 기체에 적합한 형상을 도출한다. S-duct는 공기를 터보팬 엔진으로 원활하게 공급하기 위해 엔진 전단에 설치되며, S-duct의 형상으로 인해 유동 왜곡이 발생한다. 유동 왜곡이 심하면 엔진에 서지가 발생할 수도 있으므로, 유동 왜곡에 대한 정밀한 평가는 매우 중요하다. 본 연구에서는 자동화된 설계 알고리즘을 통해 매끄러운 S-duct 형상을 생성하고, 3차원 전산유체역학 해석을 수행하여 기본 형상과 비교한다. AIP에서 유동 왜곡 지수는 추후 실험과의 정합성을 위하여, 프로브 측정과 동일한 방법으로 특정 위치에서 유동 변수를 추출하는 자동화된 계산 툴을 사용하여 평가하였다. This study aims to derive an S-duct shape suitable for a subsonic aircraft by quantitatively evaluating the flow distortion on the engine AIP(aerodynamic interface plane) according to the variation of the S-duct intake geometry. The S-duct is installed in front of the engine to supply stable air flow to the turbofan engine, but the airflow reaching the AIP cause flow distortion due to the S-duct shape. A severe distortion can cause engine surge. Therefore, precise evaluation of flow distortion is essential. In this study, a smooth S-duct shape is generated using an automated design algorithm and compared with the basic shape through 3D computational fluid dynamics. The flow distortion index at the AIP was evaluated using an automated evaluation tool that extract flow variables at a specific location using the same method as probe measurement for data consistency with experiments.
전달 물성 모델링 방법에 따른 압축기 전체 유로 수치해석
조낙원(Nakwon Jo),김상조(Sangjo Kim),윤준용(Joonyong Yoon) 한국추진공학회 2023 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.5
압축기 내에서 공기는 고속으로 회전하는 블레이드와 충돌하며, 국소적인 압력 변동이 크다. 일반적으로 비열, 점도, 열 전도도와 같은 기체의 전달 물성은 온도에 민감하며, 압축기와 같이 온도가 크게 변하는 경우, 온도 의존 함수로 취급해야 한다. 그러나 온도 의존 함수는 유동장의 국소 변량에 민감하여 압축기 해석 시 수렴을 어렵게 하고, 계산 시간을 증가시키는 요인이 될 수 있다. 본 논문에서는 전달 물성의 모델링 방법이 압축기 전체의 내부 유동장 예측에 미치는 영향을 분석하기 위해 ANSYS CFX 2019R1을 사용하여 3차원 전산유체역학 해석 수행하였으며, 온도 의존 함수 물성 모델을 2단 압축기 전체 유로 모델에 적용하여 수렴성을 확인한다. Air within the compressor collides with blades rotating at high speeds, causing significant local pressure fluctuations. Generally, transport properties of gases such as specific heat, viscosity and thermal conductivity are sensitive to temperature change, and when the temperature changes significantly, they should be treated as temperature-dependent functions. However, temperature-dependent functions are sensitive to local variations in flow field, which can make convergence difficult and increase computational time. In this paper, the effect of modeling methods for transport properties on predicting the internal flow of the compressor is analyzed using 3D computational fluid dynamics tool, ANSYS CFX 2019R1 and confirms the convergence by applying temperature-dependet property models to full flow passage model of a 2 stage compressor.