A Study on the Blade Load Measurement of Partial-admission Turbine Cascade

An impulse turbine, which is a main component of a liquid rocket engine, needs to be a small size with light weight and generate large power. Since the impulse turbine is being operated under complicated supersonic conditions, flow analysis and performance prediction largely depend on CFD technique. In order to increase the reliability of the prediction code, however, it often requires an experimental data to compare. In this research a rotating turbine rotor with multiple blades is simulated with a two-dimensional stationary cascade to check the effect of major flow parameters. Mach number is measured at nozzle exit by using a pitot tube and the blade thrust was also measured with a load cell. The measured thrust coefficient and the power are compared well with the designed conditions, which proves the design procedures are properly taken.

충동형 터빈 캐스케이드의 깃 하중 측정에 관한 연구

액체 추진 로켓을 구동하는 충동형 터빈은 크기가 작고 가벼워야 하며 큰 출력을 발생시켜야 한다. 충동형 터빈은 초음속 조건에서 작동되기 때문에 유동 특성이 매우 복잡하여 성능 예측은 주로 수치해석에 의존해 왔다. 그러나 신뢰성을 확보하기 위하여는 해석결과를 실험으로 검증하는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 설계에 사용되는 주요 변수들의 영향을 확인하기 위하여 회전하는 3차원 축류 터빈을 2차원 형상으로 모사하여 실험하였다. 먼저 노즐 출구에서의 마하수를 측정하였으며, 이론적인 노즐 추력식을 유도하여 터빈 블레이드에 작용하는 깃하중을 계산하였고 측정된 결과와 비교하였다. 또한 추력 계수를 구하고 이를 통해 터빈 출력을 예측하여 설계 요구 조건의 타당성을 확인하였다