Abstract
Geometrical design variables are numerically investigated to improve aerodynamic performance of the supersonic impulse turbine of a turbopump in a liquid rocket engine. Aerodynamic redesign was performed for maximization of the blade power. Four design variables considered are blade angle, blade thickness and radii of upper and lower arc blade with appropriate constraints. A fast Navier-Stokes solver was developed and Chien's k-$\varepsilon$ turbulence modelling was used for turbulence closure. In initial shape, a flow separation was found in the middle of blade chord. However, it disappeared in final shape via its geometrical design variable change. About 3.2 percent of blade power was increased from this research.
본 논문에서는 액체추진로켓용 터보펌프내 초음속 충동형 터빈의 공력성능 향상을 위해 기하학적 설계변수를 수치적으로 연구하였다. 터빈의 기하학적 설계변수는 아랫면, 윗면 원호반경, 입사각, 익단두께로 설정, 적절한 구속조건을 도입하였고 목적함수로는 최대파워를 채택하였다. 목적함수를 얻기 위해 2-D Navier-Stokes 방정식과 Chien의 k-$\varepsilon$ 난류 모델링을 수치적으로 계산하였다. 초기모델에서 이형 중앙부에 흐름박리를 볼 수 있었으나 개선된 익형에서 흐름박리는 제거되었다. 본 연구를 통해 약 3.2 %의 축 파워가 증대되었다.