• Title/Summary/Keyword: 원심 터보기계

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중형 엔진 터보차져의 원심압축기에 관한 공력학적 3차원 형상 및 구동용 연소기 설계 (Aerodynamic Three Dimensional Geometry and Combustor Design for the Compressor of the Medium Speed Diesel Engine Turbocharger)

  • 류승협;갈상학;하지수;김승국;김홍원
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제9권2호
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    • pp.30-38
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    • 2006
  • An aerodynamic design for centrifugal compressor which was applied to medium speed diesel engine has been done. First of all, exact compressor specifications must be defined by accurate engine system matching. This matching program has been developed. Using the meanline prediction method, geometric design and performance curves for compressor were established and verified by comparing three dimensional viscous CFD results. The deviation at the design point was about 2.3%. Combustor has been designed and manufactured for the performance test of medium speed diesel engine turbocharger. Fuel nozzle of combustor was designed and its characteristics was analyzed by PIV and PDPA test equipment. Through these results, spray characteristics were studied and flow coefficient equation was deduced.

탠덤 디퓨저의 상대 위치에 따른 원심압축기 성능 예측 (Numerical Analysis on the Performance Prediction of a Centrifugal Compressor with Relative Positions of Tandem Diffuser Rows)

  • 노준구;김진한
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제7권2호
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    • pp.27-34
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    • 2004
  • The performance of a centrifugal compressor composed of an impeller, tandem diffuser rows and axial guide vanes has been predicted numerically and compared with available experimental results on its design rotational speed. The pitchwise-averaged mixing plane method was employed for the boundaries between rotor and stator to obtain steady state solutions. The overall characteristics showed difference according to the relative positions of tandem diffuser rows while the characteristics of impeller showed almost identical result. The numerical results agree with the measured data in respect of their tendency. It turned out that $0\%$ of relative positions is the worst case in terms of static pressure recovery and efficiency. According to the experimental results, some pressure fluctuations and malfunction of the compressor were observed for $75\%$ case. However, this numerical calculation using mixing plane method did not capture any of those phenomena. Thus, unsteady flow calculation should be performed to investigate the stability of the compressor caused by different diffuser configuration.

능동형 케이싱 트리트먼트의 형상 변화가 원심압축기의 공력성능에 미치는 영향 (Geometrical Effects of an Active Casing Treatment on Aerodynamic Performance of a Centrifugal Compressor)

  • 마상범;김광용
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제19권4호
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    • pp.5-12
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    • 2016
  • In this study, a parametric study on a cavity as casing treatment of a centrifugal compressor has been conducted using three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with shear stress transport turbulence model. Two kinds of cavity were applied at choke and surge conditions, respectively, in this work. Inlet and outlet port widths, angle of outlet port, and length of cavity were chosen as the geometric parameters and investigated to find their effects on the aerodynamic performances such as adiabatic efficiency at design mass flow rate and stall margin of the centrifugal compressor. It was found that the aerodynamic performances of the centrifugal compressor were affected considerably by the four geometric parameters. The adiabatic efficiency was hardly changed by the geometric parameters, excepts for the angle of outlet port. With an increase in the angle of outlet port, the adiabatic efficiency and the stall margin decreased. The stall margin was more sensitive to the outlet port width than to the other geometric parameters. And, with a decrease in the outlet port width, the stall margin increased by 2% compared to that of the reference.

항공기용 ACM(Air Cycle Machine) 설계 및 공력성능시험

  • 현용익;김진한;김춘택;차봉준;이대성;김승우;천익정
    • 유체기계공업학회:학술대회논문집
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    • 유체기계공업학회 1997년도 강연회 및 연구개발 발표회 논문집
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    • pp.58-73
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    • 1997
  • 본 연구는 항공기용 환경제어계통의 시스템관련 제반 기술 및 그 핵심요소인 ACM(Air Cycle Machine)시제기의 개발을 통하여 국내의 여런 항공기개발 사업과 관련하여 급속히 요구되고 있는 항공기의 sub-system을 국산화할 수 있는 기술축적을 목적으로 수행되었다. 본 연구에서는 항공기용 환경제어장치(Environmental Control System : ECS)를 개발대상으로 하여 그 핵심부품인 Air Cycle Machine의 시제품을 순수 국내 기술로 설계/제작하였고, 자체 개발한 성능시험기를 이용하여 성능시험을 수행하였으며 또한 ACM 성능을 검증하기 위하여 기존제품의 자료와 비교하였다. 향후 이 시스템의 상품화를 위해서는 구동축의 무윤활 베어링에 대한 연구가 병행되어 주유동의 오일오염을 국소화시키는 시스템보완이 요구된다. 항공기용 환경제어장치(ECS)의 시스템해석부터 ACM의 공력/구조설계, 제작, 시험등 일련의 개발과정을 통하여 시스템에 대한 해석능력이 향상되었고, 그 핵심요소인 ACM의 순수 국산화개발이 가능하다는 판단을 내릴 수 있었다. 또한, ACM을 구성하고 있는 원심압축기와 반경류형 터빈의 제작 및 시험법은 유사 시스템 및 일반 터보기계류의 국산화개발에 유용하게 이용될 것으로 기대된다.

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연료전지 BOP용 구심터빈 공력설계에 관한 연구 (A Study of Aerodynamic Design of a Radial Turbine for BOP of MCFC Fuel Cell System)

  • 최범석;안국영;박무룡
    • 유체기계공업학회:학술대회논문집
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    • 유체기계공업학회 2006년 제4회 한국유체공학학술대회 논문집
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    • pp.531-534
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    • 2006
  • 250kw급 MFFC용 연료전지 발전시스템에 적용 가능한 BOP 중에서 터보제너레이터 사이클을 구성하는 구심터빈의 공력설계에 관한 연구를 수행하였다. 기본적인 치수는 평균반경에서의 해석 뿐만 아니라 구심터빈에서 반경 반향으로 변화가 크게 발생하므로 출구측에서 반경반향의 변화를 고려하여 결정하였다. 기본공력설계 과정에서 결정된 구심터빈 임펠러의 자오면 기본형상과 입출구 날개각 등의 기본설계 자료를 바탕으로 임펠러의 기하학적 3차원 형상을 결정하였다. 구심터빈 임펠러의 3차원 블레이드 형상이 결정되면 일련의 CFD를 통한 원심펌프 임펠러 내부의 유동현상을 고찰함으로써 기하학적 형상의 타당성을 검토하는 반복 설계 과정을 수행하였다. 또한, 여러 회전수에 대하여 정익에서와 동익에서의 유량이 일치할 수 있도록 동익 출구의 압력을 조절하여 작동유체의 각 위치에서의 값들을 구하고 각각의 위치에 따라 적절한 손실모델을 적용하여 탈설계점에서의 성능곡선을 구하였다. CFD 해석결과, MCFC 발전시스템에 마이크로 터보제너레이터를 적용시킬 경우에 폐열을 이용하여 16kW 정도의 전력을 추가로 생산할 수 있는 것으로 나타났다.

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재순환케이싱처리 높이변화가 터보차저 압축기의 성능에 미치는 영향 (Effect of Height Variation of Recirculating Casing Treatment on the Performance of a Turbocharger Compressor)

  • ;;이근식
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제39권8호
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    • pp.669-675
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    • 2015
  • 자동차용 터보차저 원심압축기의 재순환케이싱처리(RCT)부의 높이변화가 압축기의 성능에 미치는 영향이 조사되었다. 연구대상 RCT 부의 높이는 1.2mm, 1.5mm, 1.8mm 의 세가지이며, 회전수 범위는 90,000 - 150,000 rpm, 유량 범위는 0.015 kg/s - 0.08 kg/s 이다. 전압력비와 등엔트로피 효율 비교 결과, 본 수치계산은 실제압축기의 성능 제원과 최대오차 0.7%의 범위 내에서 잘 일치하였다. 해석결과, RCT 부 높이 1.2mm, 1.8mm, 1.5mm 순서로 균일 압력분포, 높은 압력비, 넓은 작동범위를 얻었다. 이들 세가지 경우 모두, 회전수가 증가할수록 이들의 압력비는 높아지나 운전범위는 좁아지는 전형적인 압축기 맵의 특성을 보여주었다.

소형 터보압축기 베인 디퓨저 확대각 변화에 따른 유동특성 고찰 (Effects of the Variation of Divergence Angle of Vaned Diffuser on the Flow Characteristics of a Small-size Turbo-compressor)

  • 김홍식;정조순;김윤제
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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    • pp.813-818
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    • 2001
  • The flow characteristics of the vaned diffuser were complicated with geometric shapes. We have studied the effects of various vaned diffuser configurations, such as divergence angles and rectangular and conical cross-section shapes. Numerical analyses are carried out for the diffuser and casing. The pressure recovery coefficient was calculated to estimate the performance of the diffuser, and then compared with the measure data. Results show that the shapes and the divergence angles of the diffuser strongly influence on the performance of the small-size turbo-compressor.

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청소기용 터보홴의 공력소음 발생에 관한 수치적 연구 (A Numerical Study on the Generation of Aeroacoustic Sound from Centrifugal Fans)

  • 전완호;김창준;류호선
    • 유체기계공업학회:학술대회논문집
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    • 유체기계공업학회 2001년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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    • pp.69-75
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    • 2001
  • A new method to calculate the aeroacoustic pressure of a centrifugal fan was developed The fan consists of an impeller, diffuser and circular casing. Due to the high rotating velocity and the small gap between the impeller and diffuser, the centrifugal fan makes very high noise level at BPF and its harmonic frequencies. The aeroacoustic pressure is calculated acoustic analogy In this paper, only dipole term is considered in the equation. The acoustics generated by moving impeller and stationary diffuser is calculated separately. The unsteady flow field data is calculated by the vortex method The predicted acoustic pressure agrees very well to the measured data. The difference of the two is smaller than 3dBA.

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원심 터보홴 설계용 프로그램의 개발 및 응용에 대한 연구 (A Study on the Development and Application of a Design Program for Centrifugal Turbo Fan)

  • 김장권;오석형
    • 동력기계공학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.71-79
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    • 2016
  • This paper introduces the design method of the centrifugal turbo fan and the process of developing the design program of it. The developed design program confirmed the applicability by experimental performance data. Here, we proposed new velocity coefficients and considered various losses such as impeller inlet loss, vane passage flow loss, casing pressure loss, recirculation loss power, and disk friction loss power. Especially, the inlet and outlet widths of the impeller were newly determined by reflecting the experimental results. As a result, this fan design program shows a good performance result regardless of the types of impeller and is expected to be a very useful design tool.

소형터보압축기 볼류트 내부의 3차원 점성 유동장 해석 (An Analysis on Three-dimensional Viscous Flow Fields in the Volute Casing of a Small-size Turbo-compressor)

  • 김동원;김윤제
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집B
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    • pp.777-782
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    • 2000
  • The flow fields in the volute casing of a small-size turbo-compressor at different flowrate (design point ${\pm}20%$) are studied by numerical analysis. The governing equations for three-dimensional steady viscous flow are solved using SIMPLE algorithm with commercial code of STAR-CD. Numerical results show that the three-dimensional flow pattern inside the volute casing of a small-size turbo-compressor is strongly influenced by secondary flows that are typically created by the curvature or the casing passages. The flow pattern in the casing also affects the performance of the turbo-compressor. In order to elucidate the loss mechanism through the volute, we prepared the secondary flow, velocity magnitude, and static pressure distribution at the four cross-sectional planes of the casing.

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