• 한국유체기계학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.12-23
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• 2014

A parametric study on anti-vortex holes for turbine blade cooling was investigated numerically. Three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations and shear stress transport turbulence model were used for analysis of anti-vortex film cooling. Validation of numerical results was carried out comparing with experimental data. The cooling performance of anti-vortex holes was assessed by two geometric variables, the ratio of diameters of holes and the lateral distances between the primary hole and anti-vortex hole at blowing ratios of 0.5 and 1.0. The results showed that the spatially-averaged film-cooling effectiveness increases as the ratio of the diameters increases and the distance between the primary hole and anti-vortex hole decreases.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제17권5호
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• pp.5-10
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• 2014

In this paper, the experimental study was carried to investigate the effect of angle of the anti-vortex holes on the film cooling effectiveness on a flat plate. The pressure sensitive paint technique was applied to measure the film cooling effectiveness. Two anti-vortex hole angles of $0^{\circ}$ and $15^{\circ}$ with respect to the primary hole were considered, and the simple cylindrical hole case was also tested. The blowing ratio based on the cylindrical hole was 0.5 and the same flow rate was kept for all anti-vortex hole cases. Results showed that the film cooling effectiveness for the anti-vortex hole cases were much higher than that of the cylindrical case. Among the anti-vortex hole cases, $15^{\circ}$ angle anti-vortex hole case showed higher film cooling effectiveness than that by the $0^{\circ}$ angle anti-vortex hole case.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.13-18
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• 2016

The various film cooling hole shapes have been proposed for effective external cooling of gas turbine blade. In this study, the film cooling effectiveness by three different hole shapes (cylindrical hole, $15^{\circ}$ angle anti-vortex hole, 30-7-7 fan-shaped hole) were examined experimentally. Pressure Sensitive Paint (PSP) technique was used to measure the film cooling effectiveness. The coolant to mainstream density ratio was 1.0 and three blowing ratios of 0.5, 1.0, and 2.0 were considered. Results clearly showed that the effect of hole shape on the distribution of film cooling effectiveness. For the cylindrical hole case, the film cooling effectiveness decreased remarkably as the blowing ratio increased due to the jet lift off. Because of large hole exit area and low coolant momentum, the 30-7-7 fan-shaped hole case showed the highest film cooling effectiveness at all blowing ratio, followed by the anti-vortex hole case.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.69-76
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• 2018

본 연구에서는 가스터빈 블레이드의 필름 냉각에서 45도 리브가 있는 냉각채널의 필름 홀 위치가 블레이드의 표면냉각 성능에 미치는 영향을 전산유체해석 기법을 통하여 분석하였다. 또한 냉각채널의 리브 유무의 영향을 동일 분사율에 대해서 고찰하였다. 수치해석 도메인은 3차원으로 구성하였고 상용코드(Fluent ver. 17.0)를 사용하여 정상상태 조건 하에서 수치해석을 진행하였다. 그 결과를 바탕으로 블레이드 표면에서의 냉각효율, 유속, 유선, 압력 계수를 비교 분석하였고 홀 위치의 변화가 리브 구조에 의해 유발되는 이차 유동의 토출에 미치는 영향을 고찰하였다. 수치해석 결과로부터 리브가 설치되어 있는 경우 냉각채널의 내부유동은 상부에서 반시계 방향 및 하부에서 시계 방향의 와류쌍을 형성하는 것을 확인할 수 있었다. 리브가 있는 채널의 경우 리브에 의하여 발생한 와류유동이 홀 출구 부근에서 더 높은 압력 차이를 유발하여 리브가 없는 경우보다 최소 12% 이상의 높은 냉각 효율을 나타냈다. 또한 리브가 있는 채널 중에서 홀이 좌측에 위치한 경우(Rib-Left) 리브에 의하여 발생한 이차 유동이 홀 부근의 벽면에 부딪혀 홀 경사각 방향으로의 유동이 형성되는 것을 확인하였다. 블레이드 표면으로 토출된 냉각기체가 주 유동 경계층 내부에서 머무는 영역이 다른 케이스에 비하여 넓기 때문인 것으로 사료된다. 또한 이 경우 홀 출구 부근에서 가장 큰 압력 계수 차이를 나타내었고 이로 인하여 냉각기체의 토출이 촉진되어 냉각효율이 다소 증가하였다.