A Study on the One-Stage 3-Dimensional Axial Turbine Performance Test with Different Incidence Angle

입사각 변경에 따른 단단 3차원 축류형 터빈의 성능시험에 관한 연구

An axial-type turbine design technology is developed. In order to design one-stage turbine, the preliminary design method is applied, and then design parameters are chosen after analyzing gas properties within the turbine passage using the streamline curvature method. Stator blade is designed using C4 profile, and rotor blade is designed using shape parameters. Stator is manufactured as an integral type and rotor is manufactured to be disassembled from the disc for changing blade incidence angle. The output power from the rotor is measured with various RPM and input power. Experimental results show that the maximum efficiency of turbine rotor is obtained on the design point, and the output power is proportionally decreased with the negative incidence angle even the test turbine is a reaction turbine. The efficiency of turbine rotor is decreased to 5% by $7.5^{\cire}$ negative incidence angle from the designed value.

본 연구에서 축류형 터빈의 설계기술이 개발되었다. 설계를 위하여 우선적으로 기본형상에 대한 설계가 이루어졌으며 유선곡률법에 의하여 터빈 내부유로에서의 공기 물성치를 계산하였다. 계산된 여러 유로에서의 유동각들을 고려하여 익형의 형상을 설계하기 위한 설계변수들이 설정되었다. 설정된 형상변수로부터 정익은 C4 형상을 사용하여 설계되었으며 동익은 설계변수에 의하여 설계되었다. 정익은 일체형으로 제작되었으며 동익은 입사각의 변경에 따른 실험을 수행하기 위하여 분리형으로 제작하였다. 터빈입구에서의 공기력과 RPM에 따라서 터빈에서의 출력이 얻어졌으며 실험의 결과는 제작된 터빈이 반동터빈임에도 불구하고 입사각이 줄어드는 것에 비례하여 출력이 감소하는 현상을 보여주었으며 설계값에서 입사각이 7.5도 감소함에 따라 5%의 효율 감소가 발생되었다.