• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.311-318
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• 2010

본 연구에서는 팁 형상이 가스터빈 블레이드의 팁 열전달에 미치는 영향을 알아보기 위하여 선형 캐스케이드의 블레이드에 설치된 평면 팁, 스퀼러 팁, Groove 팁들에 대하여 열전달 계수가 측정되었다. 블레이드 팁에서의 열전달 계수는 색상검출방식에 기반을 둔 천이액정법을 이용하여 측정되었으며 각각의 팁 형상에 대하여 팁 간극은 블레이드 스팬의 1.5%와 2.3%로 변경 하에 실험을 수행하였다. 캐스케이드 출구 속도와 블레이드 코드길이에 기초를 둔 Reynolds 수는 $2.48{\times}10^5$ 이다. Groove 팁 표면에서의 열전달 계수는 평면 팁보다 낮게 측정되었으며, 특히 흡입면을 따라 경사진 홈이 파인 팁에서는 스퀼러 팁보다 낮은 열전달 계수가 측정되었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집D
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• pp.559-564
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• 2001

Advanced gas turbine engines employ turbine entry temperatures so high that cooling of the turbine blades is essential. The coolant flow introduces losses which need to be minimized, and therefore it is important that the minimum amount of coolant is used. This work presents the result of the one-dimensional analysis and the effect of the boundary conditions on coolant flow rate in gas turbine blades.

• 설비공학논문집
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• 제13권9호
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• pp.888-894
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• 2001

Advanced gas turbine engines employ turbine entry temperatures so high that cooling of the turbine blades is essential. The coolant flow introduces losses which need to be minimized, and therefore it is important that the minimum amount of coolant should be used. This work presents the result of the one-dimensional analysis and the effect of the boundary conditions on coolant flow rate in gas turbine blades.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권12호
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• pp.1062-1070
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• 2016

본 연구에서는 전산해석을 통해 냉각 터빈 블레이드 팁 간극의 유동 및 열전달 특성을 연구하였다. 1단 고압터빈 노즐 출구에서 획득한 속도, 온도 프로파일을 로터의 입구에 적용하여 로터 도메인을 대상으로 전산해석을 하였다. 스퀼러 팁이 적용된 블레이드의 팁 간극을 스팬의 1%부터 2.5%로 조절하여 팁 간극의 공력 손실, 열전달 계수와 막냉각 효율의 영향을 고찰했다. 팁 간극이 커질수록 출구에서 공력 손실과 블레이드 끝단 표면에서 열전달 계수는 증가하였다. 특히 팁 간극이 스팬의 2%일 때 평균 열전달 계수가 급격히 증가하였다. 팁 영역의 막냉각 효율은 팁 간극이 작을수록 높았고, 캐비티 내부 냉각 홀 근처의 막냉각 효율이 높았다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권4호
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• pp.71-77
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• 2021

가스터빈 블레이드를 고온의 주유동으로부터 보호하기 위해 다양한 냉각 기법이 연구되었고, 팬 형상 홀을 포함한 다양한 막냉각 홀 형상에 대해서도 연구가 수행되어왔다. 하지만, 소형 가스터빈에 대한 수요가 증가함에 따라 얇은 벽에 적용할 수 있는 막냉각 홀에 대한 연구가 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 수치해석을 통하여 분사율 1과 2에서 팬 형상 홀의 형상 변수의 영향을 연구하였다. 또한, 원형부 길이와 전방향 및 횡방향 확장각, 세 가지 변수에 대하여 최적화를 수행하였다. 각 분사율에서 최적화된 두 형상은 유사한 형상 변수와 냉각 성능을 갖는 것으로 나타났다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1997년도 한국재료학회 추계학술발표회
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• pp.106-106
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• 1997

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.7-7
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• 1998

가스터빈 엔진의 효율 및 성능은 터빈입구온도에 크게 좌우되므로, 높은 열효율을 얻기 위하여 최근 가스터빈 엔진은 높은 입구온도(대략 1400-150$0^{\circ}C$)에서 작동되도록 설계되고 있다. 이는 요소재질의 열한계점을 훨씬 상회하며, 이와 같은 입구온도의 고온화 경향은 터빈요소에 대한 열부하를 증가시키고 있다. 따라서 극한의 작동조건하에서의 허용수명 및 안정성의 유지를 위해서 내부대류냉각, 충돌세트냉각과 더불어 막냉각기법이 많이 응용되고 있다. 막냉각기법은 연소기 벽면 혹은 터빈블레이드 표면의 작은 구멍들을 통해서 압축기의 공기를 분사하여 표면에 고온의 유체와 일종의 단열벽을 형성하여 표면을 보호하는 냉각방법이다. 지금까지는 주로 단면적이 일정한 막냉각홀에 대한 연구가 주가 되어왔으나, 이러한 막냉각홀을 이용하는 경우 많은 문제점이 발생한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.181-184
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• 2008

오스테나이트 계열 스테인리스강의 경우 뛰어난 내열성으로 인해 가스 터빈 블레이드나 디스코 등으로 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 터빈 블레이드로 사용되는 316 스테인리스강의 고온 인장 및 저주기 피로 물성을 실험적으로 구하였다. 실험 결과 탄성계수와 항복강도, 최대인장강도 모두 온도 증가에 따라 감소하는 것으로 확인되었다. 소성변형률 진폭, 소성변형률 에너지 등의 인자들이 피로파괴에 미치는 영향도 조사하였다. 실험을 통해 얻어진 고온 인장 물성을 이용하여 316 스테인리스강으로 제작된 가스터빈 블레이드의 구조해석을 수행하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.18-24
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• 2012

This study simulated the operation of a steam injected gas turbine combined heat and power (CHP) system. A full off-design analysis was carried out to examine the change in the turbine blade temperature caused by steam injection. The prediction of turbine blade temperature was performed for the operating modes suggested in the previous study where the limitation of compressor surge margin reduction was analyzed in the steam injected gas turbine. It was found that both the fully injected and partially injected operations suggested in the previous study would cause the blade temperature to exceed that of the pure CHP operation and the under-firing operation would provide too low blade temperature. An optimal operation was proposed where both the turbine inlet temperature and the injection amount were modulated to keep both the reference turbine blade temperature and the minimum compressor surge margin. The modulation was intended to maintain a stable compressor operation and turbine life. It was shown that the optimal operation would provide a larger power output than the under-firing operation and a higher efficiency than the original partially injected operation.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.379-384
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• 2014

가스터빈엔진의 가장 핵심 부품인 디스크와 블레이드는 고온, 고압축비, 고속 회전이라는 가혹한 환경에서 지속적으로 운용된다. 이러한 가혹한 환경과 디스크와 블레이드가 가지는 큰 회전 에너지로 인해 디스크 및 블레이드에 의해 유발되는 파손은 항공기 손상 혹은 탑승자의 피해로 이어지는 재해적 고장 혹은 한계 고장으로 이어진다. 그러므로 디스크와 블레이드의 구조적 건전성의 마진을 충분히 확보하기 위해서 본 연구에서는 디스크의 취약 부위인 도브테일의 형상을 최적화하고, 그 해의 강건성을 확인하기 위해 치수 공차와 피로 수명의 산포와 같은 불확실성에 대하여 신뢰도 해석을 수행하고자 한다. 이 결과를 통해 결정론적 방법인 최적설계의 필요성과 함께 한계를 확인하고, 향후 신뢰도 기반 최적설계의 필요성을 인지하고자 한다. 이를 위해 비선형 열-구조 연성해석과 접촉 해석을 포함한 유한요소해석을 수행하였다.