Numerical Study on Steady and Unsteady Flow Characteristics of Nozzle-Rotor Flow in a Partial Admission Supersonic Axial Turbine with Sweep Angle

스윕 각이 적용된 부분 흡입형 초음속 축류 터빈의 정상, 비정상 공력 특성에 관한 수치적 연구

Steady and unsteady three-dimensional RANS simulations have been performed on partial admission supersonic axial turbine having backward/forward sweep angles(${\pm}15^{\circ}$) and the results are compared with each other. The objective of this paper is to study the effect of unsteadiness on turbine flow characteristics and performances. The all results indicated that the losses of unsteady simulations were greater than those of steady cases. It was also shown that BSW model give the effect on the reducing of mass flow rates of tip leakage. In unsteady simulation, the increase of t-to-s efficiency at Rotor Out plane was observed more clearly.

본 논문에서는 부분 흡입형 초음속 터빈의 로터 블레이드에 ${\pm}15^{\circ}$의 스윕 각도를 적용하여 그에 의한 효과와 공력 특성을 살펴보기 위해 정상상태 유동해석과 비정상상태 유동해석을 동시에 수행하고 그 결과를 비교해 보았다. 3차원 Navier-Stokes 유동해석에는 상용 코드인 FLUENT 6.3 Parallel을 사용하였다. 모든 계산 케이스들에서 정상상태 유동해석에 비해 비정상상태의 경우가 손실이 더욱 크게 나오는 결과를 나타내었다. 후방스윕(BSW)모델은 기준모델(NSW)에 비해 팁 간극으로 빠져나가는 누설 손실량을 줄이는데 큰 효과가 있었고 비정상상태 유동 해석에서는 로터 출구면 정효율의 증가현상이 더욱 뚜렷하게 나타났다.