터빈 캐스케이드에서 팁 간극 내 유동장에 대한 큰 팁 간극 효과 = Large Tip Clearance Effect on the Flow Field in the Tip Gap in a Linear Turbine Cascade

국문 초록 (Abstract)

이 논문은 터빈 캐스케이드 내에서 큰 팁 간극이 팁 간극 내 유동장에 주는 효과에 관한 연구이다. 액체로켓엔진의 터보펌프와 같은 소형 터보기계는 제조공정 상 공차의 한계로 인해 상대적으로 큰 팁 간극(10%~)을 갖는다. 기존 논문에서는 큰 팁 간극(10%~)에서 오히려 전압손실이 감소됨을 확인하였으나, 이에 관한 자세한 연구가 수행되지 않고 있다. 이러한 큰 팁 간극에서의 전압손실의 변화를 연구하기 위해서는 큰 팁 간극에 의한 팁 간극내의 유동장의 변화에 대한 연구가 필요하다. 이 논문에서는 이효성 연구의 실험 결과와 CFD 시뮬레이션 결과를 토대로 팁 간극내의 유동장의 변화에 대해 알아보았다. 큰 팁 간극에서는 팁 간극에 의한 유동구조와 end-wall 과의 상호작용이 감소됨을 알 수 있었고, 팁 vortex 와 블레이드 흡입면 사이의 상호작용을 감소됨을 알 수 있었다. 또한 큰 팁 간극에서는 end-wall 의 경계층 유동에 의한 vortex 가 소멸되는 것을 알 수 있었고, 팁 간극을 선회 없이 바로 지나가는 유동이 증가함을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper describes large tip clearance effect on the flow field in the tip gap in a turbine cascade. Small turbomachine like a turbopump in liquid rocket engine has relatively large tip clearance due to the tolerance limits. Even though the trend of the overall loss which decreases for large tip clearance was found by previous studies, the reason of the variation of overall loss has not been studied in detail. To understand the variation of the overall loss, studies about the flow field variation in large tip clearance are needed. This paper investigated the flow field variation based on the Lee's experiment result and CFD simulation. For large tip clearance, the interaction of tip vortex with end-wall and blade suction surface decreases. Also, for large tip clearance, the vortex by end-wall boundary layer flow diminishes and unturned flow increases.

목차 (Table of Contents)

• 초록
• ABSTRACT
• 1. 서론
• 2. CFD 시뮬레이션
• 3. 큰 팁 간극에서의 유동장
• 4. 결론
• 참고문헌