Thermo-Mechanical Stress Analysis of Power Generation Turbine Blades

Temperature distribution in the GTD111 turbine blade used in power plaints is calculated by heat transfer analysis. Linear stress analysis of the turbine blade is also carried out under thermal loads and centrifugal forces. The numerical results of steady state heat transfer analysis slow that high temperature distribution occurs at the leading edge and tip section of the blade. The thermal stress result indicates that the equivalent stress at the tip of the pressure surface is higher than other sections of the blade. Maximum centrifugal stresses without the thermal effect occurs at the front of the fir tree. From the thermal-centrifugal stress analysis, maximum equivalent stress occurs at the fir tree. Stresses applied by the thermal loads and centrifugal forces are less than the yield stress. The GTD111 turbine blade is safe to be used in the power plants.

발전용 터빈 블레이드의 열기계 응력 해석

본 연구에서는 열전달 해석을 통하여 발전용 터빈 블레이드의 온도 분포를 계산하였고, 열하중과 원심력에 의한 선형응역 해석을 수행하였다. 정상상태 열전달 해석 결과, 블레이드의 앞전과 끝단에서 높은 온도 분포가 나타났으며 열응력은 다른 부분에 비해 압력면 부분에서 높게 나타났다. 온도의 영향을 고려하지 않은 원심응력 해석에는 fir tree 앞전 부분에서 가장 높은 등가 응력이 나타났다. 온도와 원심력을 모두 고려한 해석 결과에서도 최대 등가 응력은 fir tree부분에서 발생하였다. 열하중과 원심력에 대한 선형응력 해석 결과 GTD111 터빈 블레이드는 항복응력에 도달하지 않아 안전하다.