• 기계와재료
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• 제21권3호
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• pp.42-51
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• 2009

원자력/화력 발전소에서 사용중인 터빈출력제어장치(turbine power control device)는 유압 서보액추에이터(hydraulic servo actuator)로 구동하는 특수 스팀 밸브(steam valve)로서 터빈의 속도를 제어하고 스팀을 차단하는 기능이 있다. 대형 발전기(500~1000Mw)를 구동하여 양질의 전기를 생산하기 위해서는 발전기에 연결된 고압 및 저압터빈에 최적량의 스팀을 공급하여야 하고, 고속(화력 3600 rpm, 원자력 1800 rpm)으로 회전하는 터빈이나 스팀계통에 이상이 발생할 경우 터빈의 과속(over speed) 방지를 위하여, 즉시 터빈으로 공급되는 스팀을 차단하여 터빈을 보호해야 한다. 따라서 터빈의 속도제어와 계통의 스팀 량을 감시하여 차단하는 발전소의 특수 밸브의 신뢰성확보기술이 요구된다. 특히 원자력발전소의 경우 핵연료교환주기(약 24개월)에 밸브들을 정비 또는 교체하고 있어 이때마다 시스템과 매칭(튜닝)기술이 요구되었다. 본 연구에서는 전량 수입에 의존했던 원자력/화력 발전소의 특수 밸브인 터빈출력제어장치의 국산화 개발과 신뢰성확보기술 효과에 대하여 논하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제19권4호
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• pp.14-19
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• 2014

This study conducts shape optimization of rib turbulator on the internal cooling passage that has triangular cross-section of high pressure turbine nozzle. During optimization, various types of rib turbulator including angled, V-shaped, A-shaped and angled rib with intersecting rib are considered. Each type of rib turbulator is parameterized with attack angle(s), rib height, spacing ratio and bending/intersecting location. For optimization, Design of Experiment (DOE) and Kriging surrogate model are used to utilize computational resource more efficiently and Genetic Algorithm (GA) is used to search the optimum points. As a result, Pareto front of each type of rib turbulator with friction factor that relates to pressure drop in cooling passage and spatially averaged Nusselt number that relates to heat transfer on the wall is drawn and optimum points on the Pareto front are suggested.

• 동력기계공학회지
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• 제14권4호
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• pp.43-49
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• 2010

In the present study, optimization of throttle margin for high pressure turbine to be retrofitted or partially modified for power uprating or life extension in nuclear power plant, has been performed to increase the electrical output. Throttle margin for high pressure turbine is required to maintain all the time the rated power by opening more of governor valves whenever inlet pressure is decreased due to the tube plugging of steam generator. If throttle margin of high pressure turbine is too much compared to remaining lifetime, loss of electrical output due to pressure drop of governor valves is inevitable. On the contrary, if it is too little, the rated power operation can not be accomplished when inlet pressure of high pressure turbine is dropped after many years operation. So, throttle margin for high pressure turbine in nuclear power plant is compromised considering for the degradation of steam generator, governor valve capacity, manufacturing tolerance of high pressure turbine, future plan of power uprating, and remaining lifetime of power plant.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.32-39
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• 2013

In the present study, three-dimensional aerodynamic optimization of high pressure turbine nozzle for turbofan engine was performed. For this, Kriging surrogate model was built and refined iteratively by supplying additional experimental points until the surrogate model and CFX result has effective difference on objective function. When the surrogate model satisfied this reliability condition and developed enough, optimum point was investigated. Commercial program PIAnO was used for optimization process and evolutionary algorithm was used for searching optimum point. As a result, difference between estimated value from Kriging surrogate model and CFD result converges within 0.01% and the optimized nozzle shape has 0.83% improved aerodynamic efficiency.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.561-565
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• 2009

초음속 충동형 터빈의 성능에 관해 시험적 방법으로 고찰하였다. 초음속 충동형 터빈은 고온, 고압의 연소가스로 구동되나, 연구원 내의 시험장치 한계 및 위험성으로 인해 고압의 공기를 이용하여 상사점에 대한 성능 시험을 수행하여 실매질 시험시의 터빈 성능을 예측하였다. 실제 연소가스로 구동되는 노즐 면적을 가지는 본품용 터빈 시험기를 공기로 구동시킬 경우 상사 조건을 정확히 맞추기는 어렵다. 그러므로 두 가지 상사 조건 시험을 통해 실제 설계점은 두 가지 상사점 사이에 존재하며 이 설계점은 공기의 물성치에 맞게 계산된 노즐 면적을 가지는 시험용 터빈 시험기를 통해 예측된 상사점과 비슷한 구간에 있음을 나타내었다.

• 한국추진공학회지
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• 제10권2호
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• pp.39-45
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• 2006

로켓 엔진 터보펌프용 터빈은 고온, 고압의 연소가스를 사용하기 때문에 실제 환경에서 성능시험을 수행하기가 매우 어렵다. 따라서 대부분의 경우, 시험에 따르는 위험을 줄이기 위하여 공기를 사용한 시험을 통하여 성능을 평가한다. 본 논문에서는 10 톤급 액체로켓엔진 터보펌프용 터빈에 대한 공기 상사 성능시험에 대하여 기술하였다. 터빈의 공기역학적인 성능을 평가하기 위한 성능시험설비를 구성하였으며, 성능시험설비는 고압공기 공급시스템, 유량측정용 노즐, 시험부, 동력계. 압력조절을 위한 출구 오리피스 그리고 측정 및 제어 시스템으로 구성된다. 본 논문에서는 터빈성능 시험을 위한 상사시험 조건을 결정하는 방법과 시험조건을 조절하는 방법에 대하여 기술하였다. 시험결과, 측정 변수들의 상대 표준오차는 1%이내였으며 측정된 터빈 효율은 해석결과와 2% 이내로 일치하였다.

• 에너지공학
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• 제28권2호
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• pp.47-54
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• 2019

복합화력발전소 에너지절감 사업으로 폐열회수용 흡수식 히트펌프가 설치됨에 따라 부분부하(Partial Load)에서의 성능 데이터 확인을 위해 성능시험을 실시하였다. 부분 부하에서 히트펌프 가동에 따른 운전 데이터 변화는 다음과 같다. 기기냉각수(CCW) 배열 및 배열회수열교환기(HRSG)로부터 공급되는 저압증기(LP STM)의 일부가 히트펌프의 열원으로 공급되므로 지역난방열 생산이 증대된다. 그러나 증기터빈으로 공급되는 저압증기의 유량감소에 따라 증기터빈 출력이 감소된다. 또한 고압 지역난방열교환기(HP-DH) 및 저압 지역난방열교환기(LP-DH)로 공급되는 고압터빈(HPT) 배기증기의 유량 저하에 따라 HP-DH 및 LP-DH의 열생산량도 감소한다. 부분부하에서는 정격부하 대비 히트펌프에 운전에 따른 터빈 출력 저하가 큰 것으로 나타났으며, 이에 따라 부분 부하에서는 발전소 전체의 열 생산 증가량, 전기출력 감소량을 종합적으로 고려하여 히트펌프 운전 여부를 결정해야 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제27권1호
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• pp.37-48
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• 2023

본 연구에서는 정상 상태 및 천이 상태에 따른 항공기용 터보팬 엔진의 성능해석 모델링을 수행하였다. 대상 엔진은 Pratt & Whitney 사의 F100-PW-229으로 선정하여 팬, 고압 압축기, 연소기, 고압터빈, 저압 터빈, Mixer, 수축-확산형 노즐 등의 구성품을 모델링하였다. 또한, 이차 유로를 통한 터빈에서의 냉각 효과를 적용하였다. Simulink를 이용하여 터보팬 엔진 성능해석 프로그램을 자체 개발함에 따라 해석의 자유도가 높으며, 엔진 제어기 설계에 활용이 용이한 구성의 성능해석 프로그램을 개발하였다. 개발된 성능해석 프로그램은 상용 프로그램인 GASTURB 해석 결과와의 비교를 통하여 검증하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.46-51
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• 2014

In this study, a numerical analysis methodology is studied to predict thermal and flow characteristics of C3X vane with internal cooling. Effects of turbulence models, transition models and viscous work term on temperature and pressure distributions on the vane surface are investigated. These optional terms have few effects on the pressure distributions over the vane surface. However, they have great influence on prediction of the temperature distributions on the vane surface. The combination of k-${\omega}$ based SST turbulence model, ${\gamma}$ transition model and viscous work term are better than RSM turbulence model on prediction of the surface temperature. The average temperature difference between CFD results and experimental results is calculated 2 % at the pressure side and 1 % at the suction side. Furthermore computing time of this combination is half of the RSM turbulence model. When k-${\omega}$ based SST turbulence model and ${\gamma}$ transition model with viscous work term are applied, more accurate predictions of thermal and internal flow characteristics of high pressure turbine are expected.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.80-83
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• 2004