터빈 노즐 및 열차폐 코팅에 따른 고압 1 단 터빈 블레이드의 구조 건전성 영향에 대한 연구

허재성,강영석,이동호,Huh, Jae Sung,Kang, Young Seok,Rhee, Dong Ho 대한기계학회 2016 대한기계학회 논문집. Transactions of the KSME. C, 산업기술과 혁신 Vol.4 No.2

High pressure nozzles and turbines of a gas turbine engine should be required to be operated under extreme operating conditions in order to maximize the performance. Engine manufactures have utilized nickel-base superalloys, enhanced cooling design, and thermal barrier coating techniques to overcome them and furthermore, material modeling, finite element analysis, optimization techniques, and etc. have been utilized widely for elaborate predictions. We aim to evaluate the effects on the low cycle fatigue life of the high pressure turbine blade caused by thermal barrier coatings and the cooling design of the endwall of the first stage turbine nozzle. To achieve it, the structural analysis, which utilized the results of conjugate heat transfer analysis as loading boundary conditions, was performed and then the results were the input for the assessment of low cycle fatigue life at several critical zones. 엔진 성능 혹은 효율의 극대화는 엔진 구성품들을 점점 더 극한의 환경에서 장시간 운용되게 요구하고 있다. 이를 위해 엔진 제작사 혹은 연구소는 초내열합금, 냉각 설계 최적화, 열차폐 코팅 개선 등의 노력과 동시에 재료 모델링, 유한요소해석, 최적설계 등의 수치 해석 기법을 적용하여 좀 더 정교한 설계 및 해석을 수행하고 있다. 본 연구에서는 연소기 뒤에 위치하는 1 단 고압터빈 노즐의 끝벽 냉각 설계와 열차폐 코팅에 따른 일방향 응고 재료인 1 단 고압터빈 블레이드의 저주기 피로 수명에 대한 영향을 고찰하고자 한다. 이를 위해 경계 조건인 고온 및 고압의 연소 가스에 의한 노즐 및 블레이드의 금속 온도는 복합 열 전달 해석을 통해 얻고, 이 결과를 받아 블레이드의 구조 해석 및 저주기 피로수명을 평가하여 노즐 냉각설계와 열차폐 코팅의 영향을 분석하였다.

터빈 노즐 및 열차단 코팅에 따른 고압 1단 터빈 블레이드의 구조 건전성 영향에 대한 연구

허재성(Jae Sung Huh),강영석(Young Seok Kang),이동호(Dong Ho Rhee) 대한기계학회 2015 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2015 No.11

High pressure components of a gas turbine engine must operate for a long life under severe conditions in order to maximize the performance and minimize the maintenance cost. Enhanced cooling design, thermal barrier coating techniques, and nickel-base superalloys have been applied for overcoming them and furthermore, material modeling, finite element analysis, statistical techniques, and etc. in design stage have been utilized widely. This article aims to evaluate the effects on the low cycle fatigue life of the high pressure turbine blade caused by thermal barrier coating and the cooling design at the endwall of the first stage turbine nozzle. To achieve it, the structural analysis, which utilized the results of conjugate heat transfer analysis as loading boundary conditions, was performed and its results were the input for the assessment of low cycle fatigue life at several critical zones.

구두발표 : 질소 / 인제거(2) ; WEST를 이용한 하수처리장의 고도개선 시뮬레이션 연구

허재성 ( Jae Seong Huh ),조욱상 ( Wook Sang Cho ),김남일 ( Nam Il Kim ) 대한상하수도학회 2005 공동춘계 학술발표회 논문집 Vol.2005 No.-

가스터빈엔진 디스크의 도브테일 형상 최적화와 신뢰도 해석

허재성(Jae-Sung Huh) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.4

가스터빈엔진의 가장 핵심 부품인 디스크와 블레이드는 고온, 고압축비, 고속 회전이라는 가혹한 환경에서 지속적으로 운용된다. 이러한 가혹한 환경과 디스크와 블레이드가 가지는 큰 회전 에너지로 인해 디스크 및 블레이드에 의해 유발되는 파손은 항공기 손상 혹은 탑승자의 피해로 이어지는 재해적 고장 혹은 한계 고장으로 이어진다. 그러므로 디스크와 블레이드의 구조적 건전성의 마진을 충분히 확보하기 위해서 본 연구에서는 디스크의 취약 부위인 도브테일의 형상을 최적화하고, 그 해의 강건성을 확인하기 위해 치수 공차와 피로 수명의 산포와 같은 불확실성에 대하여 신뢰도 해석을 수행하고자 한다. 이 결과를 통해 결정론적 방법인 최적설계의 필요성과 함께 한계를 확인하고, 향후 신뢰도 기반 최적설계의 필요성을 인지하고자 한다. 이를 위해 비선형 열-구조 연성해석과 접촉 해석을 포함한 유한요소해석을 수행하였다. The most critical rotating parts of a gas turbine engine are turbine blades and disc, given that they must operate under severe conditions such as high turbine inlet temperature, high speeds, and high compression ratios. Owing to theses operating conditions and high rotational speed energy, some failures caused by turbine disks and blades are categorized into catastrophic and critical, respectively. To maximize the margin of structural integrity, we aim to optimize the vulnerable area of disc-blade interface region. Then, to check the robustness of the obtained optimized solution, we evaluated structural reliability under uncertainties such as dimensional tolerance and fatigue life variant. The results highlighted the necessity for and limitations of optimization which is one of deterministic methods, and pointed out the requirement for introducing reliability-based design optimization which is one of stochastic methods. Thermal-structural coupled-filed analysis and contact analysis are performed for them

태권도공연단원의 심리적 주인의식이 역할수행 및 공연성취도에 미치는 영향

허재성(Huh, Jae-Sung),임신자(Lim, Sin-Ja) 한국체육과학회 2015 한국체육과학회지 Vol.24 No.3

The purpose of this study was to examine the effects of Taekwondo performance group members’ psychological ownership on role performance and performance achievement. To attain the goal, the authors collected the questionnaires of 237 members who belong to eight Taekwondo demonstration groups and performance groups. For data analysis, PASW/WIN ver 21.0 was utilized to perform frequency analysis, exploratory factor analysis, reliability test, correlation analysis and multiple regression analysis. The study has gained the following results: first, ownership of their job which is a factor of Taekwondo performance group members’ psychological ownership, exerted effects on communication, effort amplification, feedback, understanding, and coordination. And ownership of their organization, the other factor of Taekwondo performance group members’ psychological ownership, indicated effects on communication, effort amplification, coordination aside from feedback and understanding. Second, ownership of their job showed effects on psychological, physical, technical achievement, and ownership of their organization had effects on psychological, technical achievement. Third, it was found communication, effort amplification, coordination which are the factors of role performance showed effect on psychological achievement. Also, effort amplification and coordination exerted effect on physical achievement. Feedback showed effects on physical and technological achievement.

함수근사모멘트방법의 신뢰도 기반 최적설계에 적용 타당성에 대한 연구

허재성(Jae-Sung Huh),곽병만(Byung-Man Kwak) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.2

설계단계에서 시스템의 불확실성을 반영하려는 노력이 다양하게 이루어지고 있으며, 강건 최적설계 혹은 신뢰도 기반 최적설계는 이에 대한 대표적인 설계 방법론이다. 실제 문제에 이러한 방법론을 적용하기 위해서는 성능함수의 통계적 모멘트와 손상확률에 대한 정확하고 효율적인 추정 방법이 필요하고, 더불어 최적화를 위한 방향탐색과정에서 요구되는 민감도 해석의 정확성 및 효율성이 확보되어야 한다. 본 연구에서는 함수근사모멘트 방법을 기존에 유도된 적분 형태의 민감도 해석 식에 적용하여 그 민감도 해석 결과의 정확성을 확인하고, 이를 대표적인 신뢰도 기반 최적설계 문제에 적용하고자 한다. 민감도 해석 결과 및 신뢰도 기반 최적설계 결과를 타 방법의 결과와 비교하여 함수근사모멘트 방법의 타당성을 입증하고자 한다. 활용된 적분 형태의 민감도 해석은 손상확률 혹은 통계적 모멘트가 계산된 경우 추가적인 함수 계산 없이 민감도를 얻을 수 있는 효율적인 방법이다. Robust optimization or reliability-based design optimization are some of the methodologies that are employed to take into account the uncertainties of a system at the design stage. For applying such methodologies to solve industrial problems, accurate and efficient methods for estimating statistical moments and failure probability are required, and further, the results of sensitivity analysis, which is needed for searching direction during the optimization process, should also be accurate. The aim of this study is to employ the function approximation moment method into the sensitivity analysis formulation, which is expressed as an integral form, to verify the accuracy of the sensitivity results, and to solve a typical problem of reliability-based design optimization. These results are compared with those of other moment methods, and the feasibility of the function approximation moment method is verified. The sensitivity analysis formula with integral form is the efficient formulation for evaluating sensitivity because any additional function calculation is not needed provided the failure probability or statistical moments are calculated.

WEST를 이용한 하수처리장의 고도개선 시뮬레이션 연구

허재성 ( Jae Seong Huh ),조욱상 ( Wook Sang Cho ),김남일 ( Nam Il Kim ) 한국물환경학회 2005 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2005 No.-

포스터 발표 : 우수,중수도 ; 초기 강우유출수 처리를 위한 Bioretention 최적기법 연구

허재성 ( Jae Sung Huh ),김남일 ( Nam Il Kim ),박연희 ( Youn Hee Park ),조욱상 ( Wook Sang Cho ),임종현 ( Jong Hyun Lim ) 대한상하수도학회 2005 공동추계 학술발표회 논문집 Vol.2005 No.-

일방향 응고 재료의 결정립 성장 방향 섭동이 고압터빈 노즐 저주기 피로 수명에 미치는 영향에 대한 연구

허재성(Jae Sung Huh),강영석(Young Seok Kang),이동호(Dong Ho Rhee) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集A Vol.40 No.7

가스터빈엔진의 고온 부품은 초내열 합금 재료를 이용하며, 냉각설계 적용으로 형상이 복잡하여 정밀 주조 과정을 거치게 된다. 터빈 부품에 주로 적용이 되는 일방향 응고 및 단결정 재료는 제조 과정에서 결정립 성장 방향이 설계와 다르게 섭동을 가지게 되며, 이는 각 방향에 대한 재료 상수의 섭동을 유발하여 응력 분포의 변화와 함께 피로 수명에 큰 산포를 야기하게 된다. 본 연구에서는 일방향 응고 재료 노즐에 대하여 결정립 성장 방향의 섭동에 대한 구조 건전성의 영향을 저주기 피로 수명을 통해 확인하여, 향후 제작 허용값에 대한 제안 및 좀 더 정교한 통계적 접근이 필요함을 확인하고자 한다. 이를 위해 복합 열전달 해석을 통해 금속 온도 분포를 계산하고 이를 근거로 구조 해석 및 저주기 피로수명을 계산하였다. High pressure components of a gas turbine engine are generally made of nickel-base superalloys, using precision casting process due to complicated geometries with intricate channels and cooling holes. Turbine components manufactured from directionally solidified and single crystal materials have columnar grains; however, it is found that the crystals do not grow in its preferred direction, although the orientation can be controlled. This anisotropy can lead to the variations of elastic and Hill’s parameters in constitutive equations, and they alter stress distributions and the low cycle fatigue life. We aims to evaluate the effects of perturbed crystal orientations on the structural integrity of a directionally solidified nozzle using low cycle fatigue life. We also attempt to show the necessity for the control of allowed manufacturing errors and stochastic analysis. Our approaches included conjugate heat transfer and structural analysis, along with low cycle fatigue life assessment.

고압터빈노즐의 저주기 피로 해석과 고찰

허재성(Jae Sung Huh),강영석(Young Seok Kang),이동호(Dong Ho Rhee),차봉준(Bong Jun Cha) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12